DE112012001940T5 - Composite of conductive polymer and porous carbon material and electrode material using the same - Google Patents

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Abstract

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrischen Doppelschichtkondensators, einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und eines Lithium-Ionen-Kondensators, die jeweils hervorragende Zykluseigenschaften aufweisen; eines Elektrodenmaterials, aus dem der elektrische Doppelschichtkondensator, die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und der Lithium-Ionen-Kondensator erhalten werden können; sowie eines Verbundwerkstoffes, der im Elektrodenmaterial verwendet wird. Der Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff, der durch Zusammensetzen von 0,5 bis 5 Massenteilen eines stickstoffatomhaltigen leitfähigen Polymers pro 100 Massenteile eines porösen Kohlenstoffmaterials hergestellt wird. Der Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff, bei dem das Peakflächenverhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome zur Peakfläche der Kohlenstoffatome im mit der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie gemessenen Spektrum 0,005 bis 0,05 beträgt.The purpose of the present invention is to provide an electric double layer capacitor, a lithium-ion secondary battery and a lithium-ion capacitor each having excellent cycle characteristics; an electrode material from which the electric double layer capacitor, the lithium-ion secondary battery and the lithium-ion capacitor can be obtained; and a composite material used in the electrode material. The composite material of the present invention is a composite material prepared by composing 0.5 to 5 parts by mass of a nitrogen atom-containing conductive polymer per 100 parts by mass of a porous carbon material. The composite material of the present invention is a composite material in which the peak area ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of nitrogen atoms to the peak area of carbon atoms in the spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.005 to 0.05.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einen Verbundwerkstoff aus leitfähigem Polymer/porösem Kohlenstoffmaterial, ein Elektrodenmaterial, das diesen verwendet sowie einen elektrischen Doppelschichtkondensator, eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und einen Lithium-Ionen-Kondensator.The present invention relates to a composite polymer of conductive polymer / porous carbon material, an electrode material using the same, and an electric double layer capacitor, a lithium ion secondary battery, and a lithium ion capacitor.

Stand Der TechnikState of the art

Lithium-Ionen-Sekundärbatterien und elektrische Doppelschichtkondensatoren sind als Stromspeicherungsvorrichtungen bekannt.Lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are known as current storage devices.

Im Allgemeinen weist die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie im Vergleich zum elektrischen Doppelschichtkondensator eine höhere Energiedichte auf und kann über einen längeren Zeitraum betrieben werden.In general, the lithium-ion secondary battery has a higher energy density compared with the electric double-layer capacitor and can be operated for a long period of time.

Andererseits ist der elektrische Doppelschichtkondensator im Vergleich zur Lithium-Ionen-Sekundärbatterie zur schnellen elektrischen Aufladung und Entladung fähig und die Gebrauchsdauer bei wiederholtem Gebrauch ist länger. Des Weiteren wurde in den letzten Jahren ein Lithium-Ionen-Kondensator als eine Stromspeichervorrichtung entwickelt, die die jeweiligen Vorteile der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit denen des elektrischen Doppelschichtkondensators vereint.On the other hand, compared with the lithium-ion secondary battery, the electric double-layer capacitor is capable of rapid electric charge and discharge, and the service life in repeated use is longer. Furthermore, in recent years, a lithium ion capacitor has been developed as a power storage device that combines the respective advantages of the lithium ion secondary battery with those of the electric double layer capacitor.

Beispielsweise stellt deie Anmelderin der vorliegenden Anmeldung in Patentdokument 1 für einen elektrischen Doppelschichtkondensator „ein Elektrodenmaterial für einen elektrischen Doppelschichtkondensator unter Verwendung eines Polyanilin/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffs, der durch Bilden eines Verbundwerkstoffs aus Polyanilin oder einem Derivat davon und einem kohlenstoffhaltigen Material, das aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Ketjenblack, Acetylen-Ruß und Furnace-Ruß ausgewählt ist, hergestellt wird, wobei das Polyanilin oder ein Derivat davon durch Basenbehandlung von leitfähigem Polyanilin oder einem Derivat davon, das in einem unpolaren organischen Lösungsmittel dispergiert ist, entdotiert wird” bereit. Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung stellt in Patentdokument 2 „einen Verbundwerkstoff aus Polyanilin/porösem Kohlenstoff, der durch Bilden eines Verbundwerkstoffs aus porösem Kohlenstoffmaterial und leitfähigem Polyanilin oder einem Derivat davon, das in einem dotierten Zustand in einem unpolaren organischen Lösungsmittel dispergiert ist, hergestellt wird” bereit.For example, the Applicant of the present application in Patent Document 1 for an Electric Double Layer Capacitor "discloses an electrode material for an electric double layer capacitor using a polyaniline / carbon composite formed by forming a composite of polyaniline or a derivative thereof and a carbonaceous material selected from the group consisting of activated carbon, Ketjenblack, acetylene black and furnace carbon black, wherein the polyaniline or a derivative thereof is de-doped by base treatment of conductive polyaniline or a derivative thereof dispersed in a nonpolar organic solvent. The applicant of the present application in Patent Document 2 "discloses a polyaniline / porous carbon composite material prepared by forming a composite material of porous carbon material and conductive polyaniline or a derivative thereof dispersed in a doped state in a non-polar organic solvent." ready.

Darüber hinaus schlägt der Anmelder der vorliegenden Anmeldung in Patentdokument 3 für einen Lithium-Ionen-Kondensator „einen elektrischen Doppelschichtkondensator, der (i) eine positive Elektrode, (ii) eine negative Elektrode, die ein derartiges aktives Material enthält, das das Lithium-Ion umkehrbar absorbieren und freisetzen kann, und (iii) eine Elektrolytlösung, die ein aprotisches organisches Lösungsmittel umfasst, das einen Lithiumsalz-Grundelektrolyten enthält, umfasst vor. In einem derartigen elektrischen Doppelschichtkondensator enthält die positive Elektrode einen Kollektor und aktives Elektrodenmaterial unter Verwendung eines Verbundwerkstoffs aus leitfähigem Polyanilin und porösem Kohlenstoff, der durch Bilden eines Verbundwerkstoffs aus einem leitfähigen Polyanilin oder einem Derivat davon, das in einem dotierten Zustand in einem unpolaren organischen Lösungsmittel dispergiert ist, und porösem Kohlenstoffmaterial als aktivem Material sowie einem Hilfsmittel für die elektrische Leitung und einem Bindemittel, wie erforderlich, hergestellt wird.”Moreover, in patent document 3 for a lithium-ion capacitor, the applicant of the present application proposes an electric double layer capacitor comprising (i) a positive electrode, (ii) a negative electrode containing such an active material containing the lithium ion and (iii) an electrolytic solution comprising an aprotic organic solvent containing a lithium salt base electrolyte. In such an electric double layer capacitor, the positive electrode includes a collector and active electrode material using a conductive polyaniline-porous carbon composite formed by forming a composite of a conductive polyaniline or a derivative thereof dispersed in a doped state in a nonpolar organic solvent and porous carbon material is prepared as an active material and an assistant for electrical conduction and a binder as required. "

Zum anderen beschreibt Patentdokument 4 einen „elektrischen Doppelschichtkondensator, bestehend aus einer in einer Elektrolytlösung eingelegten polarisierbaren Elektrode, wobei eine Elektrolytlösung verwendet wird, die einen elektropolymerisierbaren Polymer-Vorläufer als Zusatz bei einer Konzentration von 0,005 bis 0,05 M enthält; durch Ausführen einer anfänglichen Aufladung durchläuft der in der Elektrolytlösung enthaltene elektropolymerisierbare Polymer-Vorläufer eine Elektropolymerisierung; das durch die Elektropolymerisierung entstandene Polymer präzipitiert auf elektrochemisch aktiven Stellen auf der Oberfläche der polarisierbaren Elektrode auf der positiven Elektrodenseite; und die elektrochemisch aktiven Stellen werden vom Polymer beschichtet.”On the other hand, Patent Document 4 describes an electric double-layer capacitor consisting of a polarizable electrode inserted in an electrolytic solution using an electrolytic solution containing an electropolymerizable polymer precursor as an additive at a concentration of 0.005 to 0.05M; by performing initial charging, the electropolymerizable polymer precursor contained in the electrolytic solution undergoes electropolymerization; the polymer formed by the electropolymerization precipitates on electrochemically active sites on the surface of the polarizable electrode on the positive electrode side; and the electrochemically active sites are coated by the polymer. "

Dokumente Des Stands Der TechnikDocuments Of The State Of The Art

PatentdokumentePatent documents

  • Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4294067 Patent Document 1: Japanese Patent No. 4294067
  • Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2008-072079 Patent Document 2: Untested Japanese Patent Application Publication No. 2008-072079
  • Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2008-300639 Patent Document 3: Untested Japanese Patent Application Publication No. 2008-300639
  • Patentdokument 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2010-205870 Patent Document 4: Untested Japanese Patent Application Publication No. 2010-205870

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention

Infolge einer Untersuchung der Elektrodenmaterialien und Verbundwerkstoffe aus Polyanilin/porösem Kohlenstoff, die in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschrieben sind, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass infolge von Faktoren wie dem Molekulargewicht des Polyanilins, der Konzentration der Polyanilindispersion, die zur Herstellung des Verbundwerkstoffs verwendet wurde, dem Vorliegen oder Fehlen von Entdotierung, dem Entdotierungsvorgang und einer Kombination davon oder dergleichen bei den Zyklenmerkmalen erhebliche Unterschiede auftraten, insbesondere beim Kapazitätserhaltungsverhältnis nach 1.000 Auf- und Entladungs-Testzyklen im Vergleich zur anfänglichen Kapazität.As a result of a study of polyaniline / porous carbon electrode materials and composites described in Patent Documents 1 to 3, the inventors of the present invention found that, due to factors such as the molecular weight of the polyaniline, the concentration of the polyaniline dispersion used to prepare the polyaniline Substantial differences in the presence or absence of dedoping, the dedoping process and a combination thereof or the like in the cycle characteristics occurred, particularly at the capacity retention ratio after 1,000 charge and discharge test cycles compared to the initial capacity.

Des Weiteren führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung Untersuchungen bezüglich des in Patentdokument 4 beschriebenen elektrischen Doppelschichtkondensators durch. Infolge derartiger Untersuchungen wurde deutlich, dass nach der Elektropolymerisierung in der Elektrolytlösung verbleibende Spuren von nicht umgesetzten Monomeren oder Verbundwerkstoffen mit niedrigem Molekulargewicht zu Nebenreaktionen mit der Elektrolytlösung führten, die Poren des Kohlenstoffmaterials versperren oder dergleichen, so dass sich die Zyklusmerkmale verschlechterten.Furthermore, the inventors of the present invention conducted investigations on the electric double layer capacitor described in Patent Document 4. As a result of such studies, it became clear that traces remaining after the electropolymerization in the electrolytic solution of unreacted monomers or low molecular weight composites led to side reactions with the electrolytic solution blocking the pores of the carbon material or the like, so that the cycle characteristics deteriorated.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen elektrischen Doppelschichtkondensator, eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und einen Lithium-Ionen-Kondensator (nachfolgend gemeinsam als „elektrischer Doppelschichtkondensator oder dergleichen” bezeichnet) sowie ein Elektrodenmaterial und einen Verbundwerkstoff, der als Elektrodenmaterial verwendet wird, bereitzustellen, das verwendet werden kann, um den elektrischen Doppelschichtkondensator oder dergleichen mit hervorragenden Zyklusmerkmalen zu erhalten.The object of the present invention is therefore to provide an electric double layer capacitor, a lithium ion secondary battery and a lithium ion capacitor (hereinafter referred to collectively as "electric double layer capacitor or the like"), and an electrode material and a composite material used as an electrode material , which can be used to obtain the electric double layer capacitor or the like having excellent cycle characteristics.

Mittel zum Lösen des ProblemsMeans of solving the problem

Nach eingehender Forschung kamen die Erfinder der vorliegenden Erfindung zur vorliegenden Erfindung durch die Entdeckung der Möglichkeit, aufgrund von Verwendung eines durch Zusammensetzen einer spezifischen Menge an leitfähigem Polymer mit einem Stickstoffatom mit porösem Kohlenstoffmaterial erhaltenen Verbundwerkstoffes einen elektrischen Doppelschichtkondensator oder dergleichen mit hervorragenden Zyklusmerkmalen zu erhalten, wobei das Peakflächenverhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) von Stickstoffatomen zu Kohlenstoffatomen des Verbundwerkstoffs in einem durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie gemessenem Spektrum in einen bestimmten Bereich liegt. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Punkte (1) bis (8) bereit.

  • (1) Verbundwerkstoff, der durch Zusammensetzen von 0,5 bis 5 Massenteilen eines leitfähigen Polymers mit Stickstoffatomen pro 100 Massenteile eines porösen Kohlenstoffmaterials gebildet wird, wobei ein Verhältnis der Peakfläche der Stickstoffatome zur Peakfläche der Kohlenstoffatome (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie erhaltenen Spektrum von 0,005 bis 0,05 beträgt.
  • (2) Verbundwerkstoff gemäß (1), wobei das Zahlenmittel des Molekulargewichts des leitfähigen Polymers von 2.000 bis 20.000 beträgt.
  • (3) Verbundwerkstoff gemäß (1) oder (2), wobei das leitfähige Polymer mindestens eins aus der Gruppe bestehend aus Polyanilin, Polypyrrol, Polypridin, Polyquinolin, Polythiazol, Polyquinoxalin und deren Derivaten ist.
  • (4) Verbundwerkstoff gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei das poröse Kohlenstoffmaterial Aktivkohle und/oder Graphit ist.
  • (5) Elektrodenmaterial, das den Verbundwerkstoff gemäß einem der Punkte (1) bis (4) aufweist.
  • (6) Elektrischer Doppelschichtkondensator, der eine polarisierbare Elektrode, die das in (5) beschriebene Elektrodenmaterial verwendet, aufweist.
  • (7) Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die eine negative Elektrode aus dem in (5) beschriebenen Elektrodenmaterial aufweist.
  • (8) Lithium-Ionen-Kondensator, der eine positive Elektrode und/oder eine negative Elektrode aus dem in (5) beschriebenen Elektrodenmaterial aufweist.
After extensive research, the inventors of the present invention came to the present invention by discovering the possibility of obtaining an electric double-layer capacitor or the like having excellent cycle characteristics by using a composite obtained by composing a specific amount of conductive polymer with a nitrogen atom with porous carbon material the peak area ratio (nitrogen / carbon ratio) of nitrogen atoms to carbon atoms of the composite in a spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy is in a certain range. In particular, the present invention provides the following items (1) to (8).
  • (1) A composite formed by composing 0.5 to 5 mass parts of a conductive polymer having nitrogen atoms per 100 mass parts of a porous carbon material, wherein a ratio of the peak area of the nitrogen atoms to the peak area of the carbon atoms (nitrogen / carbon ratio) in FIG Photoelectron spectroscopy spectrum is from 0.005 to 0.05.
  • (2) The composite according to (1), wherein the number average molecular weight of the conductive polymer is from 2,000 to 20,000.
  • (3) The composite of (1) or (2), wherein the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of polyaniline, polypyrrole, polypridine, polyquinoline, polythiazole, polyquinoxaline, and derivatives thereof.
  • (4) The composite material according to any one of (1) to (3), wherein the porous carbon material is activated carbon and / or graphite.
  • (5) An electrode material comprising the composite material according to any one of (1) to (4).
  • (6) Electric double layer capacitor comprising a polarizable electrode using the electrode material described in (5).
  • (7) A lithium-ion secondary battery having a negative electrode made of the electrode material described in (5).
  • (8) Lithium-ion capacitor comprising a positive electrode and / or a negative electrode made of the electrode material described in (5).

Wirkung der Erfindung Effect of the invention

Wie nachstehend beschrieben, kann die vorliegende Erfindung einen elektrischen Doppelschichtkondensator oder dergleichen mit hervorragenden Zyklusmerkmalen, ein Elektrodenmaterial, mit dem der elektrische Doppelschichtkondensator oder dergleichen hergestellt werden kann, sowie einen Verbundwerkstoff, der für das Elektrodenmaterial verwendet wird, bereitstellen.As described below, the present invention can provide an electric double layer capacitor or the like having excellent cycle characteristics, an electrode material with which the electric double layer capacitor or the like can be manufactured, and a composite material used for the electrode material.

Bester Weg zum Ausführen der ErfindungBest way to carry out the invention

[Verbundwerkstoff] Der Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff, der durch Zusammensetzen von 0,5 bis 5 Massenteilen eines leitfähigen Polymers mit Stickstoffatomen pro 100 Massenteile eines porösen Kohlenstoffmaterials gebildet wird, wobei das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome zu der Peakfläche der Kohlenstoffatome in einem mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (nachfolgend auch als „XPS” bezeichnet) erhaltenen Spektrum (nachfolgend auch als „XPS-Spektrum” bezeichnet) von 0,005 bis 0,05 beträgt.[Composite Material] The composite material of the present invention is a composite formed by compounding 0.5 to 5 mass parts of a conductive polymer having nitrogen atoms per 100 mass parts of a porous carbon material, wherein the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms to the peak area of the carbon atoms in a spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter also referred to as "XPS") (hereinafter also referred to as "XPS spectrum") of 0.005 to 0.05.

Der Ausdruck „Verbundwerkstoff” bezieht sich im Allgemeinen auf ein durch Zusammensetzen und Vernetzung erhaltenes Material, wie z. B. durch Kombination zweier oder mehrerer Materialien. Zum Zweck der vorliegenden Erfindung befindet sich das leitfähige Polymer mit dem Stickstoffatom jedoch in einem Zustand (nachfolgend als „zusammengesetzter Zustand” bezeichnet), bei dem mindestens ein Teil des leitfähigen Polymers mit dem Stickstoffatom eine Bindung mit der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials bildet und mindestens ein Teil des leitfähigen Polymers mit dem Stickstoffatom im Inneren der Poren des porösen Kohlenstoffmaterials adsorbiert wird.The term "composite" generally refers to a material obtained by assembly and cross-linking, such as e.g. B. by combining two or more materials. However, for the purpose of the present invention, the conductive polymer having the nitrogen atom is in a state (hereinafter referred to as "compound state") in which at least a part of the conductive polymer with the nitrogen atom forms a bond with the surface of the porous carbon material and at least one Part of the conductive polymer is adsorbed with the nitrogen atom inside the pores of the porous carbon material.

Außerdem bedeutet der Ausdruck „an eine Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials gebunden”, dass chemische Bindungen durch eine Reaktion (Säure-Base-Reaktion) zwischen dem Stickstoffatom des leitfähigen Polymers (einer Aminogruppe oder Iminogruppe) und sauren funktionellen Gruppen der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials gebildet werden, wie durch die Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe oder dergleichen beispielhaft dargestellt.In addition, the term "bonded to a surface of the porous carbon material" means that chemical bonds are formed by a reaction (acid-base reaction) between the nitrogen atom of the conductive polymer (an amino group or imino group) and acidic functional groups of the surface of the porous carbon material as exemplified by the hydroxyl group, carboxyl group or the like.

Des Weiteren bezieht sich die „Masse (des leitfähigen Polymers bezogenen auf das poröse Kohlenstoffmaterial)” auf die Menge an leitfähigem Polymer, aus dem sich der Verbundwerkstoff zusammensetzt. Die Masse lässt sich durch Berechnung der Masse des porösen Kohlenstoffmaterials vor und nach der Zusammensetzung bestimmen, beispielsweise durch Berechnung der zugesetzten Menge an leitfähigem Polymer in Bezug zur Masse des porösen Materials oder dergleichen.Further, the "mass (of the conductive polymer based on the porous carbon material)" refers to the amount of conductive polymer composing the composite. The mass can be determined by calculating the mass of the porous carbon material before and after the composition, for example, by calculating the added amount of conductive polymer with respect to the mass of the porous material or the like.

Außerdem kann die Masse anhand der Temperatur und des Betrages des Masseverlustes durch thermogravimetrische Analyse (TGA) bestimmt und anhand einer Elementanalyse des Verbundwerkstoffes weiter berechnet werden. Eine thermogravimetrische Analyse kann gemäß JIS K 7210:1999 „Testing Methods of Plastics by Thermogravimetry” (Testverfahren von Kunststoffen durch Thermogravimetrie) durchgeführt werden. Insbesondere wird vor dem Prüfverfahren das poröse Kohlenstoffmaterial für 2 Stunden bei 200°C unter Vakuum getrocknet, dann verbleibt das poröse Kohlenstoffmaterial im Vakuum, bis seine Temperatur Zimmertemperatur erreicht (d. h. 23 ± 2°C). Anschließend wird die Probe in ein TGA-Gerät gesetzt. Dann kann der Grad der Zersetzung durch Messen bei gleichzeitiger Erhitzung auf 700°C bei einer Aufwärmgeschwindigkeit von 20°C pro Minute, während Stickstoff mit einer Flussrate von 100 ml pro Minute zugeführt wird, abgeschätzt werden. Obwohl es im Fall eines leitfähigen Polymers zu einer teilweisen Karbonisierung kommt, unterscheiden sich das Zersetzungsverhalten und der Grad der Karbonisierung je nach Art des leitfähigen Polymers. Es ist daher möglich, die Menge des zusammengesetzten leitfähigen Polymers basierend auf derartigem Verhalten des leitfähigen Polymers zu bestimmen. Wenn außerdem die Art des leitfähigen Polymers bekannt ist, ist es möglich, die Menge des leitfähigen Polymers auf die gleiche Art und Weise zu bestimmen wie bei der Schätzung anhand von Elementanalyse.In addition, the mass can be determined by temperature and the amount of mass loss by thermogravimetric analysis (TGA) and further calculated by means of an elemental analysis of the composite material. Thermogravimetric analysis can be performed according to JIS K 7210: 1999 "Testing Methods of Plastics by Thermogravimetry". Specifically, before the test procedure, the porous carbon material is dried under vacuum at 200 ° C for 2 hours, then the porous carbon material remains in vacuum until its temperature reaches room temperature (i.e., 23 ± 2 ° C). The sample is then placed in a TGA device. Then, the degree of decomposition can be estimated by measuring while heating at 700 ° C at a heating rate of 20 ° C per minute while supplying nitrogen at a flow rate of 100 ml per minute. Although partial carbonization occurs in the case of a conductive polymer, the decomposition behavior and the degree of carbonization differ depending on the type of the conductive polymer. It is therefore possible to determine the amount of the composite conductive polymer based on such behavior of the conductive polymer. In addition, when the type of the conductive polymer is known, it is possible to determine the amount of the conductive polymer in the same manner as in the estimation by elemental analysis.

Außerdem bezieht sich der Begriff „XPS-Spektrum” auf ein Spektrum, welches anhand von Röntgen-Photoelektronenspektroskopie gemessen wird.In addition, the term "XPS spectrum" refers to a spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy.

Der Ausdruck „Peakfläche von Kohlenstoffatomen” und der Ausdruck „Peakfläche von Stickstoffatomen” beziehen sich auf die jeweiligen anhand des unter den folgenden Bedingungen gemessenen Spektrums errechnete Peakfläche.

  • • Röntgenstrahlungsquelle: monochromatische Al Kα (1.486,6 eV)
  • • Durchmesser des Röntgenstrahls: 100 μm
  • • Röntgenstrahlungsintensität: 12,5 W, 15 kV
  • • Passenergie: 69 eV (für jedes Element gleich)
  • • Gemessene Elemente: C1s, N1s und O1s
The term "peak area of carbon atoms" and the term "peak area of nitrogen atoms" refer to the respective peak area calculated from the spectrum measured under the following conditions.
  • X-ray source: monochromatic Al Kα (1.486.6 eV)
  • • Diameter of the X-ray beam: 100 μm
  • • X-ray intensity: 12.5 W, 15 kV
  • • Pass Energy: 69 eV (same for each element)
  • • Measured elements: C1s, N1s and O1s

Bei der vorliegenden Erfindung beträgt die Masse des leitfähigen Polymers zwischen 0,5 und 5 Massenteilen pro 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials und das Verhältnis der Peakfläche der Stickstoffatome zu der Peakfläche der Kohlenstoffatome (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im XPS-Spektrum beträgt von 0,005 bis 0,05. Somit kann sich der hieraus ergebende Verbundwerkstoff (d. h. das Elektrodenmaterial) zum Erhalt eines elektrischen Doppelschichtkondensators oder dergleichen mit hervorragenden Zykluseigenschaften verwendet werden.In the present invention, the mass of the conductive polymer is from 0.5 to 5 mass parts per 100 mass parts of the porous carbon material, and the ratio of the peak area of the nitrogen atoms to the peak area of the carbon atoms (nitrogen to carbon ratio) in the XPS spectrum is from 0.005 to 0.05. Thus, the resulting composite material (i.e., the electrode material) can be used for obtaining an electric double-layer capacitor or the like having excellent cycle characteristics.

Es wird angenommen, dass diese Gebrauchsmöglichkeit darauf zurückzuführen ist, dass sich das leitfähige Polymer nicht nur an der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials, sondern auch im Inneren der Poren des porösen Kohlenstoffmaterials befindet, wo sich eine Erfassung durch XPS schwierig gestaltet, so dass eine Reaktion mit Lösungsmitteln möglich ist, um die Entstehung von deaktivierten Radikalen zu unterdrücken.It is believed that this utility is due to the fact that the conductive polymer is located not only on the surface of the porous carbon material but also inside the pores of the porous carbon material where detection by XPS is difficult to react Solvents is possible to suppress the formation of deactivated radicals.

Um eine interaktive Wirkung auf saure funktionelle Gruppen, die auf der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials vorhanden sind, zu erzielen, um eine Verstopfung der Poren mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2 nm in dem porösen Kohlenstoffmaterial, welche zur elektrostatischen Kapazität beitragen, zu vermeiden und um die Adsorption (Verbindung) des im Elektrolyt vorhandenen Trägersalz nicht zu behindern liegt des Weiteren bei der vorliegenden Erfindung der Massengehalt des leitfähigen Polymers bevorzugt zwischen 1,0 und 4,5 Massenteilen und mehr bevorzugt zwischen 1 und 3 Massenteilen bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials.In order to achieve an interactive effect on acidic functional groups present on the surface of the porous carbon material, to avoid clogging of the pores with a diameter of 0.5 to 2 nm in the porous carbon material, which contribute to the electrostatic capacity Further, in the present invention, in order not to hinder the adsorption (compound) of the supporting salt present in the electrolyte, the mass content of the conductive polymer is preferably from 1.0 to 4.5 parts by mass, and more preferably from 1 to 3 parts by mass relative to 100 parts by mass porous carbon material.

Um eine interaktive Wirkung auf saure funktionelle Gruppen, die auf der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials vorhanden sind, zu erzielen, um eine Verstopfung der Poren in dem porösen Kohlenstoffmaterial, welche zur elektrostatischen Kapazität beitragen, zu vermeiden und um die Adsorption (Verbindung) des im Elektrolyt vorhandenen Trägersalz nicht zu behindern beträgt des Weiteren bei der vorliegenden Erfindung das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im XPS-Spektrum bevorzugt zwischen 0,01 und 0,03 und mehr bevorzugt zwischen 0,01 und 0,02.In order to achieve an interactive effect on acidic functional groups present on the surface of the porous carbon material, to avoid clogging of the pores in the porous carbon material which contribute to the electrostatic capacity, and to the adsorption (compound) of the electrolyte in the electrolyte Further, in the present invention, the ratio (nitrogen / carbon ratio) in the XPS spectrum is preferably between 0.01 and 0.03, and more preferably between 0.01 and 0.02, in the present invention.

Im Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung beträgt der Gesamtporenvolumen aller Poren mit einem Porendurchmesser von 0,5 bis 100,0 nm, gemessen gemäß dem Horvath-Kawazoe-Verfahren und dem BJH-Verfahren, bevorzugt von 0,3 bis 3,0 cm3/g, wobei der Anteil des nach dem BJH-Verfahren gemessenen Porenvolumens der Poren mit einem Durchmesser größer gleich 2,0 nm und kleiner als 20,0 nm (nachfolgend als „Mesoporen” bezeichnet) relativ zum Gesamtporenvolumen der Poren vorzugsweise kleiner gleich 15% ist und der Anteil des nach dem Horvath-Kawazoe-Verfahren gemessenen Porenvolumens der Poren mit einem Durchmesser größer gleich 0,5 nm und kleiner als 2,0 nm (nachfolgend als „Mikroporen” bezeichnet) relativ zum Gesamtporenvolumen vorzugsweise größer gleich 80% ist.In the composite of the present invention, the total pore volume of all the pores having a pore diameter of 0.5 to 100.0 nm, measured according to the Horvath-Kawazoe method and the BJH method, is preferably from 0.3 to 3.0 cm 3 / g wherein the proportion of the pore volume measured by the BJH method of the pores having a diameter larger than or equal to 2.0 nm and smaller than 20.0 nm (hereinafter referred to as "mesopores") is preferably less than or equal to 15% relative to the total pore volume of the pores; the proportion of the pore volume measured by the Horvath-Kawazoe method of the pores having a diameter greater than or equal to 0.5 nm and less than 2.0 nm (hereinafter referred to as "micropores") is preferably greater than or equal to 80% relative to the total pore volume.

Aufgrund des Gesamtporenvolumens, des Porenvolumenverhältnisses der Mesoporen und des Porenvolumenverhältnisses der Mikroporen, die die vorangehenden Bereiche erfüllen, ist es möglich, einen elektrischen Doppelschichtkondensator mit einer hohen elektrostatischen Kapazität und weiter verbesserten Zykluseigenschaften zu erzielen.Due to the total pore volume, the pore volume ratio of the mesopores and the pore volume ratio of the micropores satisfying the foregoing ranges, it is possible to obtain an electric double layer capacitor having a high electrostatic capacity and further improved cycle characteristics.

Es wird angenommen, dass diese Möglichkeit darauf zurückzuführen ist, dass die Mesoporen eine Größe aufweisen, die die Diffusion ohne sterische Behinderung solvatisierter Ionen erlaubt, die Mikroporen erheblich zur elektrostatischen Kapazität und der Ionenadsorption beitragen und die Möglichkeit, den bei freien sauren funktionellen Gruppen, die auf der Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials präsent sind, auftretenden Verfall zu unterdrücken, vorhanden ist.It is believed that this possibility is due to the size of the mesopores permitting diffusion without steric hindrance of solvated ions, the micropores contributing significantly to the electrostatic capacity and the ion adsorption, and the ability to react with free acidic functional groups are present on the surface of the porous carbon material to suppress the occurrence of decay.

Hierbei bezieht sich der Ausdruck „Horvath-Kawazoe-Verfahren” auf das Verfahren zur Berechnung des Porenvolumens kleiner Poren mit Durchmessern von 0,5 nm bis 1 nm (3. Chem. Eng. Jpn., 1983, Bd. 16, S. 470). Der Ausdruck „BJH-Verfahren” bezieht sich auf das Verfahren zur Bestimmung der Verteilung des Porenvolumens mit zylindrisch geformten Porendurchmessen (1 nm bis 100,0 nm) gemäß Barrett-Joyner-Halenda-Standardmodell (J. Amer. Chem. Soc., 1951, Ausg. 73, S. 373 bis 377). Der Ausdruck „alle Poren” bedeutet alle Poren mit einem Durchmesser von 0,5 bis 100,0 nm und der Ausdruck „Gesamtporenvolumen” bezieht sich auf den Gesamtwert der Porenvolumina aller Poren.Herein, the term "Horvath-Kawazoe method" refers to the method of calculating the pore volume of small pores having diameters of 0.5 nm to 1 nm (3 Chem. Eng. Jpn., 1983, Vol. 16, p. 470) ). The term "BJH method" refers to the method of determining pore volume distribution with cylindrically shaped pore diameters (1 nm to 100.0 nm) according to the Barrett-Joyner-Halenda standard model (J.Amer.Chem.Soc., 1951 , Issue 73, pp. 373 to 377). The expression "all pores" means all pores with a diameter of 0.5 to 100.0 nm and the term "total pore volume" refers to the total value of pore volumes of all pores.

Das zur Herstellung des Verbundwerkstoffes der vorliegenden Erfindung verwendete leitfähige Polymer und das poröse Kohlenstoffmaterial, das Verfahren zum Herstellen des Verbundwerkstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von diesen und dergleichen wird nachfolgend ausführlich beschrieben.The conductive polymer and the porous carbon material used for producing the composite material of the present invention, the method for producing the composite material according to the present invention using these and the like will be described in detail below.

<Leitfähiges Polymer><Conductive polymer>

Es besteht keine besondere Einschränkung in Bezug auf das für die Herstellung des Verbundwerkstoffes der vorliegenden Erfindung verwendete leitfähige Polymer, solange das leitfähige Polymer Stickstoffatome enthält und über das Einbringen eines Dotierstoffes elektrisch leitfähig wird. Das Polymer kann mit einem Dotierstoff dotiert sein oder es kann ein durch Entdotieren eines solchen Polymers erhaltenes Polymer sein, wie beispielsweise ein leitfähiges Polymer des P- oder N-Typs mit einer Leitfähigkeit größer gleich 10–9Scm–1.There is no particular limitation on the conductive polymer used for the production of the composite material of the present invention as long as the conductive polymer contains nitrogen atoms and becomes electrically conductive through the introduction of a dopant. The polymer may be doped with a dopant, or it may be a polymer obtained by dedoping such a polymer, such as a P or N type conductive polymer having a conductivity greater than or equal to 10 -9 Scm -1 .

Zu konkreten Beispielen eines solchen leitfähigen Polymers des P-Typs gehören Polyanilin, Polypyrrol und ihre Derivate. Verwendet werden kann eines davon allein, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden. Zu konkreten Beispielen derartiger n-leitender Polymere zählen Polypyridin, Polychinolin, Polythiazol, Polychinoxalin und Derivate derartiger Polymere. Verwendet werden kann eines davon allein, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden.Specific examples of such a P-type conductive polymer include polyaniline, polypyrrole and their derivatives. One of them may be used alone, or two or more may be used in combination. Specific examples of such n-type polymers include polypyridine, polyquinoline, polythiazole, polyquinoxaline, and derivatives of such polymers. One of them may be used alone, or two or more may be used in combination.

Von derartigen leitfähigen Polymeren werden Polyanilin, Polypyridin und Derivate davon aufgrund der niedrigen Rohstoffkosten und der einfachen Synthese bevorzugt.Of such conductive polymers, polyaniline, polypyridine and derivatives thereof are preferred because of low raw material cost and ease of synthesis.

Dabei wird das Derivat von Polyanilin durch Polymere beispielhaft dargestellt, die durch Polymerisation eines Anilinderivats (Monomer) erhalten werden, das an einer anderen Stellung als der 4. Stellung des Anilins mit mindestens einem Substituenten, wie einer Alkylgruppe, Alkenylgruppe, Alkoxygruppe, Alkylthiogruppe, Arylgruppe, Aryloxygruppe, Alkylarylgruppe, Arylalkylgruppe oder Alkoxyalkylgruppe, substituiert ist.Here, the derivative of polyaniline is exemplified by polymers obtained by polymerizing an aniline derivative (monomer) at a position other than the 4th position of the aniline having at least one substituent such as an alkyl group, alkenyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl group , Aryloxy group, alkylaryl group, arylalkyl group or alkoxyalkyl group.

Analog dazu wird das Derivat von Polypyridin durch Polymere beispielhaft dargestellt, die durch Polymerisation eines Pyridinderivats (Monomer) erhalten werden, das an der 3. Stellung, der 4. Stellung und der 6. Stellung mit mindestens einem Substituenten, wie einer Alkylgruppe, Alkenylgruppe, Alkoxygruppe, Alkylthiogruppe, Arylgruppe, Aryloxygruppe, Alkylarylgruppe, Arylalkylgruppe und Alkoxyalkylgruppe, substituiert ist.Similarly, the derivative of polypyridine is exemplified by polymers obtained by polymerization of a pyridine derivative (monomer) which is at the 3 rd position, the 4 th position and the 6 th position with at least one substituent such as an alkyl group, alkenyl group, Alkoxy group, alkylthio group, aryl group, aryloxy group, alkylaryl group, arylalkyl group and alkoxyalkyl group.

Das Polyanilin, Polypyrrol oder Derivat davon der vorliegenden Erfindung (hierin im Folgenden zusammenfassend als „Polyanilin oder dergleichen” bezeichnet) kann als eine Dispersion des Polyanilins oder dergleichen durch chemische Polymerisation des entsprechenden Monomers (Anilin, Pyrrol oder ein Derivat davon; hierin im Folgenden zusammenfassend als „Anilin oder dergleichen” bezeichnet) in einem unpolaren Lösungsmittel hergestellt werden.The polyaniline, polypyrrole or derivative thereof of the present invention (hereinafter collectively referred to as "polyaniline or the like") may be summarized as a dispersion of the polyaniline or the like by chemical polymerization of the corresponding monomer (aniline, pyrrole or a derivative thereof; as "aniline or the like") in a nonpolar solvent.

Des Weiteren kann die Dispersion von Polyanilin oder dergleichen beispielsweise durch oxidative Polymerisation von Anilin oder dergleichen in einem unpolaren Lösungsmittel, das zugesetzte Dotiersubstanz enthält, hergestellt werden. Vom Standpunkt der Festsetzung des Gehalts des leitfähigen Polymers in dem erhaltenen Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung im zuvor erwähnten Bereich und vom Standpunkt der Einstellung des Verhältnisses (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im XPS-Spektrum im zuvor erwähnten Bereich aus gesehen ist es wichtig, die Konzentration des dotierten Polyanilins oder dergleichen in der Dispersion anzupassen und das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Polyanilins oder dergleichen in der unten beschriebenen Zusammensetzung mit dem porösen Kohlenstoffmaterial anzupassen.Further, the dispersion of polyaniline or the like can be prepared, for example, by oxidative polymerization of aniline or the like in a non-polar solvent containing added dopant. From the viewpoint of fixing the content of the conductive polymer in the obtained composite of the present invention in the aforementioned range and from the standpoint of adjusting the ratio (nitrogen / carbon ratio) in the XPS spectrum in the aforementioned range, it is important to control the concentration of the doped polyaniline or the like in the dispersion and to adjust the number average molecular weight of the polyaniline or the like in the composition described below with the porous carbon material.

Die Konzentration des Polyanilins oder dergleichen im dotierten Zustand in der vorstehend genannten Dispersion ist vorzugsweise 0,1 bis 3 Massenprozent, weiter bevorzugt 0,1 bis 1,0 Massenprozent und am meisten bevorzugt 0,1 bis 0,5 Massenprozent.The concentration of the polyaniline or the like in the doped state in the above-mentioned dispersion is preferably 0.1 to 3% by mass, more preferably 0.1 to 1.0% by mass, and most preferably 0.1 to 0.5% by mass.

Das Zahlenmittel des Molekulargewichts des in der unten beschriebenen Zusammensetzung mit dem porösen Kohlenstoffmaterial verwendeten Polyanilins oder dergleichen beträgt vorzugsweise 2.000 bis 20.000, mehr bevorzugt 3.000 bis 15.000, und besonders bevorzugt 5.000 bis 10.000, damit es während dem Auf- und Entladen nicht zur Eluierung in die Elektrolytlösung kommt, und um die Poren nicht zu verstopfen.The number average molecular weight of the polyaniline or the like used in the porous carbon material composition described below is preferably 2,000 to 20,000, more preferably 3,000 to 15,000, and particularly preferably 5,000 to 10,000 so as not to elute into the material during charging and discharging Electrolyte solution comes, and so as not to clog the pores.

Hier wird das Zahlenmittel des Molekulargewichts durch Entdotierung anhand eines Verfahrens wie einer Basenbehandlung gemessen, wobei das Polyanilin oder dergleichen anschließend als Präzipitat wiedergewonnen und dann das Zahlenmittel des Molekulargewichts durch Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen wird. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts bezeichnet den Wert in Bezug auf Polystyrol als bekanntes Molekulargewicht. In der vorliegenden Erfindung wird das Zahlenmittel des Molekulargewichts des dotierten Polyanilins oder dergleichen in der Dispersion als das verstanden, das anhand dieses Verfahrens gemessen wird. Here, the number-average molecular weight is measured by dedoping by a method such as a base treatment, whereby the polyaniline or the like is subsequently recovered as a precipitate, and then the number-average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC). The number average molecular weight refers to the value in terms of polystyrene as a known molecular weight. In the present invention, the number average molecular weight of the doped polyaniline or the like in the dispersion is understood as being measured by this method.

Eine Anpassung des Zahlenmittels des Molekulargewichts des Polyanilins oder dergleichen in dotiertem Zustand in der Dispersion kann entsprechend der Menge eines Mittels zur Einstellung des Molekulargewichts (d. h. Endenverschlussmittel) durchgeführt werden. Insbesondere ist die zugesetzte Menge des Mittels zur Einstellung des Molekulargewichts (d. h. Endenverschlussmittel) in der Polymerisation des Polyanilins oder dergleichen vorzugsweise 0,1 bis 1 Äquivalente in Bezug auf das Anilin oder dergleichen.An adjustment of the number-average molecular weight of the polyaniline or the like in a doped state in the dispersion may be carried out according to the amount of a molecular weight-adjusting agent (i.e., end-capping agent). In particular, the amount of the molecular weight adjusting agent (i.e., end capping agent) added in the polymerization of the polyaniline or the like is preferably 0.1 to 1 equivalent with respect to the aniline or the like.

Andererseits kann das Polypyridin, Polychinolin, Polythiazol, Polychinoxalin oder Derivat davon (hierin im Folgenden zusammenfassend als das „Polypyridin oder dergleichen” bezeichnet) als eine Dispersion von Polypyridin oder dergleichen durch Dehalogenierungspolykondensation des entsprechenden Monomers in einem aprotischen oder unpolaren Lösungsmittel hergestellt werden.On the other hand, the polypyridine, polyquinoline, polythiazole, polyquinoxaline or derivative thereof (hereinafter referred to collectively as the "polypyridine or the like") can be prepared as a dispersion of polypyridine or the like by dehalogenation polycondensation of the corresponding monomer in an aprotic or nonpolar solvent.

Zu beispielhaften Verfahren zur Herstellung der Dispersion des Polypyridins oder dergleichen zählen: ein Verfahren zur Herstellung durch Lösen und Dispergieren des Polypyridins oder dergleichen in einer organischen Säure wie Ameisensäure oder dergleichen; ein Verfahren zur Herstellung durch Mischen einer Lösung des Polypyridins oder dergleichen, das in einer organischen Säure wie Ameisensäure oder dergleichen gelöst wurde, und einer Lösung eines gelösten Polymers mit einer sauren Gruppe (z. B. Polystyrolsulfonat oder dergleichen); ein Verfahren zur Herstellung durch Lösen und Dispergieren des Polypyridins oder dergleichen in einer organischen Säure (z. B. Ameisensäure oder dergleichen), die ein gelöstes Polymer mit sauren Gruppen (z. B. Polystyrolsulfonat oder dergleichen) enthält; oder dergleichen.Exemplary methods for preparing the dispersion of the polypyridine or the like include: a method for producing by dissolving and dispersing the polypyridine or the like in an organic acid such as formic acid or the like; a method of preparation by mixing a solution of polypyridine or the like dissolved in an organic acid such as formic acid or the like and a solution of a dissolved polymer having an acidic group (e.g., polystyrene sulfonate or the like); a process for producing by dissolving and dispersing the polypyridine or the like in an organic acid (e.g., formic acid or the like) containing a dissolved polymer having acidic groups (e.g., polystyrene sulfonate or the like); or similar.

Die Konzentrationswerte des Polypyridins oder dergleichen in der Dispersion, das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Polypyridins oder dergleichen während der Zusammensetzung mit dem nachstehend beschriebenen porösen Kohlenstoffmaterial und die eingesetzte Menge eines Mittels zur Einstellung des Molekulargewichts während der Polymerisation sind mit denen, die zur Polymerisation von Polyanilin oder dergleichen verwendet werden, in etwa identisch.The concentration values of the polypyridine or the like in the dispersion, the number average molecular weight of the polypyridine or the like during the composition with the porous carbon material described below, and the amount of a molecular weight adjusting agent used during the polymerization are the same as those used for the polymerization of polyaniline or The same can be used, approximately identical.

Beliebige der Dotiersubstanzen oder Oxidationsmittel, Mittel zur Einstellung des Molekulargewichts, Phasentransferkatalysatoren oder dergleichen zur chemischen Polymerisation (oxidative Polymerisation), die in Patentdokument 1 beschrieben sind, können als derartige Bestandteile für die vorliegende Erfindung verwendet werden.Any of the dopants or oxidizing agents, molecular weight adjusting agents, phase transfer catalysts or the like for chemical polymerization (oxidative polymerization) described in Patent Document 1 can be used as such components for the present invention.

<Poröses Kohlenstoffmaterial ><Porous carbon material>

Die spezifische Oberfläche des porösen Kohlenstoffmaterials, das in der Herstellung des Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unterliegt keinen bestimmten Einschränkungen. Vom Standpunkt der Einstellung des Gehalts an leitfähigem Polymer im Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung in dem vorstehend genannten Bereich und vom Standpunkt der Einstellung der Verhältnisses (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im XPS-Spektrum in dem vorstehend genannten Bereich weist jedoch das Kohlenstoffmaterial bevorzugt eine spezifische Oberfläche von 1.000 bis 3.000 m2/g auf.The specific surface area of the porous carbon material used in the production of the composite material of the present invention is not particularly limited. However, from the viewpoint of adjusting the content of conductive polymer in the composite of the present invention in the above-mentioned range and from the standpoint of adjusting the ratio (nitrogen / carbon ratio) in the XPS spectrum in the above-mentioned range, the carbon material preferably has a specific surface area from 1,000 to 3,000 m 2 / g.

Zu konkreten Beispielen des porösen Kohlenstoffmaterials zählen Aktivkohle, Graphit, borhaltiges poröses Kohlenstoffmaterial, stickstoffhaltiges poröses Kohlenstoffmaterial oder dergleichen. Verwendet werden kann eines davon allein, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden. Davon sind Aktivkohle und/oder Graphit bevorzugt, da sie leicht erwerbbar sind.Specific examples of the porous carbon material include activated carbon, graphite, boron-containing porous carbon material, nitrogen-containing porous carbon material, or the like. One of them may be used alone, or two or more may be used in combination. Of these, activated carbon and / or graphite are preferred because they are readily available.

Hinsichtlich der Aktivkohle liegen keine bestimmten Einschränkungen vor und es können herkömmliche Aktivkohleteilchen verwendet werden, die in Kohlenstoffelektroden und dergleichen verwendet werden. Zu konkreten Beispielen gehören Aktivkohleteilchen, die gebildet werden, indem Kokosnussschalen, Holzmehl, Erdölpech, Phenolharze und dergleichen mit Wasserdampf, verschiedenen Chemikalien, Alkali und dergleichen aktiviert werden. Verwendet werden kann eines davon allein, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden.With respect to the activated carbon, there are no particular limitations and conventional activated carbon particles used in carbon electrodes and the like can be used. Specific examples include activated charcoal particles formed by activating coconut shells, wood flour, petroleum pitch, phenolic resins, and the like with steam, various chemicals, alkali, and the like. One of them may be used alone, or two or more may be used in combination.

Des Weiteren unterliegt das Graphit keinen bestimmten Einschränkungen und ein beliebiges bekanntes Graphit kann eingesetzt werden, das als das aktive Material der negativen Elektrode einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie oder dergleichen verwendet wird. Zu konkreten Beispielen eines derartigen Graphits gehören natürliches Graphit, künstliches Graphit, graphitisierte meso-Kohlenstoff-Mikrokügelchen, graphitisierte Mesophasen-Pech-Kohlenstofffasern oder dergleichen. Verwendet werden kann eines davon allein, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden. Further, the graphite is not limited in any particulars and any known graphite used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery or the like can be used. Specific examples of such graphite include natural graphite, artificial graphite, graphitized meso-carbon microspheres, graphitized mesophase pitch carbon fibers, or the like. One of them may be used alone, or two or more may be used in combination.

<Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs><Method for producing the composite material>

Das im Folgenden beschriebene Verfahren kann als ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des leitfähigen Polymers und des porösen Kohlenstoffmaterials genannt werden.The method described below may be cited as an exemplary method for producing the composite of the present invention using the conductive polymer and the porous carbon material.

Insbesondere kann die Dotiersubstanz, nachdem das leitfähige Polymer und das poröse Kohlenstoffmaterial vermischt wurden, durch Entdotierung entfernt werden, um den Verbundwerkstoff aus dem leitfähigen Polymer und dem porösen Kohlenstoffmaterial zu bilden.In particular, after the conductive polymer and the porous carbon material have been mixed, the dopant may be removed by dedoping to form the composite of the conductive polymer and the porous carbon material.

Das Verfahren zum Mischen des leitfähigen Polymers und des porösen Kohlenstoffmaterials unterliegt keinen bestimmten Einschränkungen. Zu konkreten Beispielen von Verfahren zum Mischen des leitfähigen Polymers und des porösen Kohlenstoffmaterials gehören: beispielsweise ein Verfahren zum Vermischen der gesamten Menge des porösen Kohlenstoffmaterials mit einer Dispersion des leitfähigen Polymers; ein Verfahren zur Herstellung eines Vorverbundwerkstoffs durch Mischen einer Dispersion des leitfähigen Polymers mit einem Teil des porösen Kohlenstoffmaterials und danach Mischen des Vorverbundwerkstoffs mit dem restlichen porösen Kohlenstoffmaterial oder dergleichen.The method for mixing the conductive polymer and the porous carbon material is not particularly limited. Specific examples of methods of mixing the conductive polymer and the porous carbon material include: for example, a method of mixing the entire amount of the porous carbon material with a dispersion of the conductive polymer; a method of producing a pre-composite by mixing a dispersion of the conductive polymer with a part of the porous carbon material, and then mixing the pre-composite with the remaining porous carbon material or the like.

Zu bevorzugten Verfahren zur Entdotierung zählen: ein Verfahren der Entdotierung des dotierten leitfähigen Polymers und Durchführung einer Behandlung mit einer Base, die die Dotiersubstanz neutralisieren kann; ein Verfahren der Wärmebehandlung der Dotiersubstanz bei einer Temperatur, die das leitfähige Polymer nicht zerstört; oder dergleichen.Preferred methods of dedoping include: a method of dedoping the doped conductive polymer and conducting a treatment with a base that can neutralize the dopant; a method of heat-treating the dopant at a temperature that does not destroy the conductive polymer; or similar.

Von derartigen bevorzugten Verfahren zur Entdotierung ist die Entdotierung durch Wärmebehandlung aufgrund der Nichtverwendung von chemischen Reagenzien und organischen Lösungsmitteln, des Abschlusses der Behandlung innerhalb eines kurzen Zeitintervalls aufgrund des fehlenden Erfordernisses einer Basenreaktion und des Fehlens von Salzrückstand und des Fehlens des Erfordernisses eines Waschschritts zum Auswaschen des Salzes nach der Reaktion bevorzugt. Die Entdotierung durch Wärmebehandlung ist aufgrund derartiger Gründe für die industrielle Anwendung hervorragend geeignet.Of such preferred methods of dedoping, dedoping by heat treatment due to the non-use of chemical reagents and organic solvents, completion of treatment within a short time interval due to lack of base reaction requirement and absence of salt residue and lack of need for washing step of washing Salt after the reaction is preferred. The dedoping by heat treatment is highly suitable for industrial use due to such reasons.

Zu konkreten Beispielen der vorstehend genannten Behandlung mit einer Base gehören: ein Verfahren, das eine basische Substanz zur Behandlung des Verbundwerkstoffs oder einer Dispersion (Mischdispersion), die durch Mischen des leitfähigen Polymers und des porösen Kohlenstoffmaterials erhalten wurde, verwendet; ein Verfahren zum Mischen der Mischdispersion oder des Verbundwerkstoffs mit Wasser und/oder organischem Lösungsmittel, in dem die basische Substanz gelöst ist; ein Verfahren zum Bewirken eines Kontakts zwischen der Mischdispersion oder des Verbundwerkstoffs mit einem Gas der basischen Substanz oder dergleichen. Die basische Substanz beinhaltet beispielsweise Ammoniakwasser, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und andere Metallhydroxide; Methylamin, Ethylamin, Triethylamin und andere Amine; Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid und andere Alkylammoniumhydroxide; Hydrazin, Phenylhydrazin und andere Hydrazinverbindungen; Diethylhydroxylamin, Dibenzylhydroxylamin und andere Hydroxylaminverbindungen und dergleichen. Des Weiteren kann das organische Lösungsmittel ein beliebiges organisches Lösungsmittel sein, das die basische Substanz löst. Zu konkreten Beispielen des organischen Lösungsmittels gehören aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol oder dergleichen; aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan, Cyclohexan oder dergleichen; halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chloroform, Dichlormethan oder dergleichen; Ester wie Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester oder dergleichen; Alkohole wie Methanol, Ethanol oder dergleichen; Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid oder dergleichen; Amide wie Dimethylformamid oder dergleichen; Kohlensäureester wie Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder dergleichen; Lactone wie γ-Butyrolacton, γ-Valerolacton oder dergleichen; Nitrile wie Acetonitril, Propionitril oder dergleichen; N-Methyl-2-pyrrolidon oder dergleichen.Specific examples of the above-mentioned base treatment include: a method using a basic substance for treating the composite or a dispersion (mixed dispersion) obtained by mixing the conductive polymer and the porous carbon material; a method for mixing the mixed dispersion or the composite with water and / or organic solvent in which the basic substance is dissolved; a method for effecting contact between the mixed dispersion or the composite with a gas of the basic substance or the like. The basic substance includes, for example, ammonia water, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and other metal hydroxides; Methylamine, ethylamine, triethylamine and other amines; Tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and other alkylammonium hydroxides; Hydrazine, phenylhydrazine and other hydrazine compounds; Diethylhydroxylamine, dibenzylhydroxylamine and other hydroxylamine compounds and the like. Furthermore, the organic solvent may be any organic solvent that dissolves the basic substance. Specific examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene or the like; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, cyclohexane or the like; halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane or the like; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate or the like; Alcohols such as methanol, ethanol or the like; Sulfoxides such as dimethylsulfoxide or the like; Amides such as dimethylformamide or the like; Carbonic acid esters such as propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate or the like; Lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone or the like; Nitriles such as acetonitrile, propionitrile or the like; N-methyl-2-pyrrolidone or the like.

Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die entsprechend für den Abbau und die Entfernung der Dotiersubstanz allein ausgewählt wird, ohne dass die Eigenschaften des leitfähigen Polymers insbesondere beeinträchtigt werden. Die Wärmebehandlung wird beispielsweise vorzugsweise bei mindestens 20°C unter der Abbautemperatur des leitfähigen Polymers, wie durch thermogravimetrische Analyse gemessen, durchgeführt. Insbesondere wird die Wärmebehandlung weiter bevorzugt bei einer Temperatur größer gleich 250°C und kleiner als 400°C durchgeführt.The heat treatment is performed at a temperature appropriately selected for the degradation and removal of the dopant alone, without particularly affecting the properties of the conductive polymer. The heat treatment, for example, preferably at at least 20 ° C below the degradation temperature of the conductive polymer as measured by thermogravimetric analysis. In particular, the heat treatment is more preferably carried out at a temperature greater than or equal to 250 ° C and less than 400 ° C.

Der Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise durch Anwendung der Behandlung mit einer Base zur Entdotierung der Dotiersubstanz in dem leitfähigen Polymer gebildet, obgleich es auch zulässig ist, ein leitfähiges Polymer, das nicht vollständig entdotiert wurde, zu verwenden.The composite of the present invention is preferably formed by employing treatment with a base to dedoping the dopant in the conductive polymer, although it is also permissible to use a conductive polymer which has not been completely dedoped.

Die Menge der Dotiersubstanz, die in dem leitfähigen Polymer nach der Behandlung mit einer Base enthalten ist, wie durch das Molverhältnis pro Monomereinheit des leitfähigen Polymers angegeben, beträgt vorzugsweise 0 bis 0,3 und mehr bevorzugt 0 bis 0,1.The amount of the dopant contained in the conductive polymer after the treatment with a base, as indicated by the molar ratio per monomer unit of the conductive polymer, is preferably 0 to 0.3, and more preferably 0 to 0.1.

Ein herkömmlicher Mischapparat kann zur Herstellung des Gemisches des leitfähigen Polymers und des porösen Kohlenstoffmaterials verwendet werden, wie durch Misch-/Dispergiergeräte wie eine Sandmühle, eine Perlmühle, eine Kugelmühle, eine Planetenkugelmühle, eine Dreiwalzenmühle, eine Kolloidmühle, einen Ultraschallhomogenisator, einen Henschel-Mischer, eine Strahlmühle, einen Planetenmischer oder dergleichen beispielhaft dargestellt.A conventional mixing apparatus can be used for preparing the mixture of the conductive polymer and the porous carbon material, such as mixing / dispersing equipment such as a sand mill, a bead mill, a ball mill, a planetary ball mill, a three-roll mill, a colloid mill, an ultrasonic homogenizer, a Henschel mixer , a jet mill, a planetary mixer or the like exemplified.

[Elektrodenmaterial][Electrode material]

Das Elektrodenmaterial der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrodenmaterial, das den Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung als das aktive Material einsetzt. Insbesondere kann das Elektrodenmaterial der vorliegenden Erfindung als das Material der polarisierbaren Elektrode des im Folgenden beschriebenen elektrischen Doppelschichtkondensators der vorliegenden Erfindung, als Material der negativen Elektrode einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und als die Materialien der negativen und/oder positiven Elektrode eines Lithium-Ionen-Kondensators verwendet werden.The electrode material of the present invention is an electrode material employing the composite of the present invention as the active material. In particular, the electrode material of the present invention may be used as the material of the polarizable electrode of the below-described electric double layer capacitor of the present invention, as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery and as the materials of the negative and / or positive electrode of a lithium ion battery. Condenser can be used.

[Elektrischer Doppelschichtkondensator][Electric double layer capacitor]

Der elektrische Doppelschichtkondensator der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator, der eine polarisierbare Elektrode aufweist, die unter Verwendung des Elektrodenmaterials der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.The electric double layer capacitor of the present invention is an electric double layer capacitor having a polarizable electrode formed by using the electrode material of the present invention.

[Lithium-Ionen-Sekundärbatterie][Lithium ion secondary battery]

Die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die eine negative Elektrode aufweist, die unter Verwendung des Elektrodenmaterials der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.The lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery having a negative electrode formed using the electrode material of the present invention.

[Lithium-Ionen-Kondensator][Lithium-ion capacitor]

Der Lithium-Ionen-Kondensator der vorliegenden Erfindung ist ein Lithium-Ionen-Kondensator, der eine positive und/oder eine negative Elektrode aufweist, die unter Verwendung des Elektrodenmaterials der vorliegenden Erfindung gebildet wurde bzw. wurden.The lithium ion capacitor of the present invention is a lithium ion capacitor having a positive and / or a negative electrode formed using the electrode material of the present invention.

Die polarisierbare Elektrode, die positive Elektrode und die negative Elektrode in dem elektrischen Doppelschichtkondensator, der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und dem Lithium-Ionen-Kondensator der vorliegenden Erfindung (hierin im Folgenden als der „elektrische Doppelschichtkondensator oder dergleichen der vorliegenden Erfindung” bezeichnet) kann sich beispielsweise aus dem Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung und einem Kollektor (z. B. Platin, Kupfer, Nickel, Aluminium oder dergleichen) zusammensetzen.The polarizable electrode, the positive electrode, and the negative electrode in the electric double layer capacitor, the lithium ion secondary battery, and the lithium ion capacitor of the present invention (hereinafter referred to as the "electric double layer capacitor or the like of the present invention") For example, composed of the composite of the present invention and a collector (eg, platinum, copper, nickel, aluminum, or the like).

Obwohl ein Bindemittel oder Leitfähigkeitshilfsmittel nicht unbedingt erforderlich ist, weil die polarisierbare Elektrode das leitfähige Polymer beinhaltet, kann ein Bindemittel oder Leitfähigkeitshilfsmittel nach Bedarf verwendet werden. Wenn ein Bindemittel oder Leitfähigkeitshilfsmittel verwendet wird, kann das Elektrodenmaterial der vorliegenden Erfindung das Bindemittel oder Leitfähigkeitshilfsmittel zusammen mit dem leitfähigen Polymer und dem porösen Kohlenstoffmaterial verwenden.Although a binder or conduction aid is not necessarily required because the polarizable electrode includes the conductive polymer, a binder or conductivity assistant may be used as needed. When a binder or conductivity assistant is used, the electrode material of the present invention may use the binder or conductivity assistant together with the conductive polymer and the porous carbon material.

Zu konkreten Beispielen des Bindemittels zählen Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Fluor-Olefin-Copolymere, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylmethacrylat oder dergleichen.Specific examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluoro-olefin copolymers, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinyl pyrrolidone, polymethyl methacrylate or the like.

Zu konkreten Beispielen des Leitfähigkeitshilfsmittels zählen Ruß (insbesondere Acetylen-Ruß und Ketjenblack), natürliches Graphit, thermisch expandierbares Graphit, Kohlenstofffasern, Nanokohlenstoffmaterial, Rutheniumoxid, Metallfaser (z. B. Aluminium, Nickel oder dergleichen) oder dergleichen. Specific examples of the conduction aid include carbon black (especially acetylene black and Ketjenblack), natural graphite, thermally expandable graphite, carbon fibers, nanocarbon material, ruthenium oxide, metal fiber (eg, aluminum, nickel or the like) or the like.

Neben dem Elektrodenmaterial (Verbundwerkstoff) der vorliegenden Erfindung, das als die polarisierbare Elektrode verwendet wird, kann eine herkömmliche Struktur für den elektrischen Doppelschichtkondensator oder dergleichen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, und der elektrische Doppelschichtkondensator oder dergleichen der vorliegenden Erfindung kann durch herkömmliche bekannte Herstellungsverfahren hergestellt werden.Besides the electrode material (composite material) of the present invention used as the polarizable electrode, a conventional structure may be applied to the electric double layer capacitor or the like of the present invention, and the electric double layer capacitor or the like of the present invention may be manufactured by conventionally known manufacturing methods ,

BeispieleExamples

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele detaillierter beschrieben werden, ist jedoch keinesfalls auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.The present invention will now be described in more detail by the following examples, but is by no means limited to these embodiments.

<Herstellung einer Polyanilin-Toluol-Dispersion 1><Preparation of Polyaniline-Toluene Dispersion 1>

1,2 g Anilin, 2,6 g Dodecylbenzolsulfonsäure und 0,26 g 2,4,6-Trimethylanilin (0,15 Äquivalente in Bezug auf das Anilin) als ein Mittel zur Einstellung des Molekulargewichts (Endenverschlussmittel) wurden in 200 g Toluol gelöst.1.2 g of aniline, 2.6 g of dodecylbenzenesulfonic acid and 0.26 g of 2,4,6-trimethylaniline (0.15 equivalent in terms of aniline) as a molecular weight adjusting agent (end capping agent) were dissolved in 200 g of toluene ,

Danach wurden diesem Gemisch 100 g destilliertes Wasser zugegeben, in dem 2,2 ml 6N Salzsäure gelöst waren.Thereafter, to this mixture was added 100 g of distilled water in which 2.2 ml of 6N hydrochloric acid was dissolved.

Der gemischten Lösung wurden 0,36 g Tetrabutylammoniumbromid zugegeben, das Gemisch wurde auf 5°C oder niedriger abgekühlt und dann wurden 80 g destilliertes Wasser zugegeben, in dem 3,52 g Ammoniumpersulfat gelöst waren.To the mixed solution, 0.36 g of tetrabutylammonium bromide was added, the mixture was cooled to 5 ° C or lower, and then 80 g of distilled water in which 3.52 g of ammonium persulfate was dissolved was added.

Das Gemisch wurde in einem Zustand von 5°C oder niedriger 6 Stunden lang oxidativ polymerisiert, dann wurden ihm 100 g Toluol und dann ein Methanol-Wasser-Mischlösungsmittel (Wasser/Methanol = 2/3 (Massenverhältnis)) zugegeben und das resultierende Gemisch wurde gerührt.The mixture was oxidatively polymerized in a state of 5 ° C or lower for 6 hours, then 100 g of toluene and then a methanol-water mixed solvent (water / methanol = 2/3 (mass ratio)) were added thereto, and the resultant mixture was touched.

Nach Abschluss des Rührens wurde die Reaktionslösung in die Toluolschicht und die wässrige Schicht getrennt und nur die wässrige Schicht wurde abgezogen, um eine Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 zu erhalten.After completion of the stirring, the reaction solution was separated into the toluene layer and the aqueous layer, and only the aqueous layer was stripped off to obtain a polyaniline-toluene dispersion 1.

Ein Teil der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 wurde entnommen und das Toluol wurde im Vakuum abdestilliert, wodurch festgestellt wurde, dass die Dispersion 1,2 Massenprozent eines festen Bestandteils (Polyanilingehalt: 0,4 Massenprozent, das Zahlenmittel des Molekulargewichts = 7.800) enthielt.A part of the polyaniline-toluene dispersion 1 was taken out and the toluene was distilled off in vacuo to find that the dispersion contained 1.2 mass% of a solid component (polyaniline content: 0.4 mass%, number average molecular weight = 7,800).

Weiterhin wurde diese Dispersion durch einen Filter mit einer Porengröße von 1,0 μm filtriert, wonach keine Verstopfung vorlag. Die Teilchengröße der Polyanilinteilchen in der Dispersion wurde mit einem Ultraschallgerät zur Messung der Teilchengrößenverteilung (APS-100, hergestellt von Matec Applied Sciences) analysiert. Als Ergebnis davon wurde in Erfahrung gebracht, dass die Teilchengrößenverteilung eine Monodispersion war (der Spitzenwert betrug 0,19 μm, die Halbwertsbreite betrug 0,10 μm).Further, this dispersion was filtered through a filter having a pore size of 1.0 μm, after which there was no clogging. The particle size of the polyaniline particles in the dispersion was analyzed by an ultrasonic particle size distribution measuring apparatus (APS-100, manufactured by Matec Applied Sciences). As a result, it was learned that the particle size distribution was monodispersion (the peak value was 0.19 μm, the half width was 0.10 μm).

Weiterhin klumpte oder fällte die Dispersion sogar nach Ablauf von 1 Jahr bei Raumtemperatur nicht aus und war somit stabil. Laut der Elementaranalyse war das Molverhältnis der Dodecylbenzolsulfonsäure pro Anilin-Monomereinheit 0,45. Die Ausbeute des erhaltenen Polyanilins betrug 95%.Furthermore, the dispersion did not lump or precipitate even at lapse of 1 year at room temperature and was thus stable. According to elemental analysis, the molar ratio of the dodecylbenzenesulfonic acid per aniline monomer unit was 0.45. The yield of the obtained polyaniline was 95%.

<Herstellung einer Polyanilin-Toluol-Dispersion 2><Preparation of Polyaniline-Toluene Dispersion 2>

Polyanilin-Toluol-Dispersion 2 wurde durch Polymerisation mit demselben Verfahren wie dem für die Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 erhalten, mit Ausnahme der Verwendung von 0,52 g 2,4,6-Trimethylanilin (0,30 Äquivalente in Bezug auf das Anilin).Polyaniline-toluene dispersion 2 was obtained by polymerization by the same method as that for the polyaniline-toluene dispersion 1 except for using 0.52 g of 2,4,6-trimethylaniline (0.30 equivalent with respect to the aniline ).

Ein Teil der Polyanilin-Toluol-Dispersion 2 wurde entnommen und das Toluol wurde im Vakuum abdestilliert, wodurch festgestellt wurde, dass die Dispersion 1,4 Massenprozent eines festen Bestandteils (Polyanilingehalt: 0,4 Massenprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichtes = 5.600) enthielt. Weiterhin wurde diese Dispersion durch einen Filter mit einer Porengröße von 1,0 μm filtriert, wonach keine Verstopfung vorlag. Die Teilchengröße der Polyanilinteilchen in der Dispersion wurde mit einem Ultraschallgerät zur Messung der Teilchengrößenverteilung (APS-100, hergestellt von Matec Applied Sciences) analysiert. Als Ergebnis davon wurde in Erfahrung gebracht, dass die Teilchengrößenverteilung eine Monodispersion war (der Spitzenwert betrug 0,14 μm, die Halbwertsbreite betrug 0,08 μm).A part of the polyaniline-toluene dispersion 2 was taken out and the toluene was distilled off in vacuo to find that the dispersion contained 1.4 mass% of a solid component (polyaniline content: 0.4 mass%, number average molecular weight = 5,600). Further, this dispersion was filtered through a filter having a pore size of 1.0 μm, after which there was no clogging. The particle size of the polyaniline particles in the dispersion was measured with an ultrasonic device for measuring the Particle Size Distribution (APS-100, manufactured by Matec Applied Sciences). As a result, it was learned that the particle size distribution was monodispersion (the peak value was 0.14 μm, the half width was 0.08 μm).

Weiterhin klumpte oder fällte die Dispersion sogar nach Ablauf von 1 Jahr bei Raumtemperatur nicht aus und war somit stabil. Laut der Elementaranalyse war das Molverhältnis der Dodecylbenzolsulfonsäure pro Anilin-Monomereinheit 0,45. Die Ausbeute des erhaltenen Polyanilins betrug 93%.Furthermore, the dispersion did not lump or precipitate even at lapse of 1 year at room temperature and was thus stable. According to elemental analysis, the molar ratio of the dodecylbenzenesulfonic acid per aniline monomer unit was 0.45. The yield of the obtained polyaniline was 93%.

<Herstellung einer Polyanilin-Toluol-Dispersion 3><Preparation of Polyaniline-Toluene Dispersion 3>

Polyanilin-Toluol-Dispersion 3 wurde durch Polymerisation mit demselben Verfahren wie dem für die Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 erhalten, mit Ausnahme der Verwendung von 0,52 g 2,4,6-Trimethylanilin (0,20 Äquivalente in Bezug auf das Anilin).Polyaniline-toluene dispersion 3 was obtained by polymerization by the same method as that for the polyaniline-toluene dispersion 1 except for using 0.52 g of 2,4,6-trimethylaniline (0.20 equivalent in terms of aniline ).

Ein Teil der Polyanilin-Toluol-Dispersion 3 wurde entnommen und das Toluol wurde im Vakuum abdestilliert, wodurch festgestellt wurde, dass die Dispersion 1,4 Massenprozent eines festen Bestandteils (Polyanilingehalt: 0,4 Massenprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichtes = 6.500) enthielt. Weiterhin wurde diese Dispersion durch einen Filter mit einer Porengröße von 1,0 μm filtriert, wonach keine Verstopfung vorlag. Die Teilchengröße der Polyanilinteilchen in der Dispersion wurde mit einem Ultraschallgerät zur Messung der Teilchengrößenverteilung (APS-100, hergestellt von Matec Applied Sciences) analysiert. Als Ergebnis davon wurde in Erfahrung gebracht, dass die Teilchengrößenverteilung eine Monodispersion war (der Spitzenwert betrug 0,10 μm, die Halbwertsbreite betrug 0,07 μm).A part of the polyaniline-toluene dispersion 3 was taken out and the toluene was distilled off in vacuo to find that the dispersion contained 1.4 mass% of a solid component (polyaniline content: 0.4 mass%, number average molecular weight = 6,500). Further, this dispersion was filtered through a filter having a pore size of 1.0 μm, after which there was no clogging. The particle size of the polyaniline particles in the dispersion was analyzed by an ultrasonic particle size distribution measuring apparatus (APS-100, manufactured by Matec Applied Sciences). As a result, it was learned that the particle size distribution was monodispersion (the peak value was 0.10 μm, the half-width was 0.07 μm).

Weiterhin klumpte oder fällte die Dispersion sogar nach Ablauf von 1 Jahr bei Raumtemperatur nicht aus und war somit stabil. Laut der Elementaranalyse war das Molverhältnis der Dodecylbenzolsulfonsäure pro Anilin-Monomereinheit 0,45. Die Ausbeute des erhaltenen Polyanilins betrug 93%.Furthermore, the dispersion did not lump or precipitate even at lapse of 1 year at room temperature and was thus stable. According to elemental analysis, the molar ratio of the dodecylbenzenesulfonic acid per aniline monomer unit was 0.45. The yield of the obtained polyaniline was 93%.

<Herstellung einer wässrigen Polypyridin-Dispersion><Preparation of aqueous polypyridine dispersion>

In 50 g trockenem Dimethylformamid wurden 5 g 2,5-Dibrompyridin, 0,5 g 2-Brompyridin als ein Mittel zur Einstellung des Molekulargewichts (0,15 Äquivalente in Bezug auf das Pyridin-Monomer) und 9 g Bis-(1,5-cyclooctadien)-Nickel als ein Polykondensationsmittel gelöst. Danach wurde die Polymerisationsreaktion für 16 h bei 60°C unter Stickstoff durchgeführt. Nach Abschluss der Reaktion wurde das Polypyridin mit dem im Folgenden beschriebenen Arbeitsgang gereinigt.In 50 g of dry dimethylformamide, 5 g of 2,5-dibromopyridine, 0.5 g of 2-bromopyridine as a molecular weight adjusting agent (0.15 equivalents relative to the pyridine monomer) and 9 g of bis (1.5 cyclooctadiene) nickel as a polycondensation agent. Thereafter, the polymerization reaction was carried out at 60 ° C for 16 hours under nitrogen. After completion of the reaction, the polypyridine was purified by the procedure described below.

Zunächst wurde die Reaktionslösung in 200 ml 0,5 Mol/l wässrige Salzsäurelösung gegossen. Nach 2-stündigem Rühren bei Raumtemperatur wurde der Niederschlag herausfiltriert und gewonnen.First, the reaction solution was poured into 200 ml of 0.5 mol / L aqueous hydrochloric acid solution. After 2 hours of stirring at room temperature, the precipitate was filtered out and recovered.

Danach wurde der gewonnene Niederschlag erneut 8 h lang bei Raumtemperatur in 200 ml 0,5 Mol/l wässriger Salzsäurelösung gerührt, und der Niederschlag wurde herausfiltriert und gewonnen.Thereafter, the recovered precipitate was again stirred for 8 hours at room temperature in 200 ml of 0.5 mol / L aqueous hydrochloric acid solution, and the precipitate was filtered out and recovered.

Danach wurde der gewonnene Niederschlag 3 h lang bei Raumtemperatur in 200 ml 0,1 Mol/l wässriger Ammoniumlösung gerührt, um das Polypyridin zu isolieren und zu reinigen.Thereafter, the recovered precipitate was stirred for 3 hours at room temperature in 200 ml of 0.1 mol / l aqueous ammonium solution to isolate and purify the polypyridine.

Das erhaltene Polypyridinpulver wurde unter Vakuum getrocknet. 1,72 g wurden gewonnen (Ausbeute von 92%).The resulting polypyridine powder was dried under vacuum. 1.72 g were recovered (yield of 92%).

Eine Polypyridin-Ameisensäure-Lösung wurde vorher durch Lösen von 0,8 g Polypyridinpulver in 9,2 g 88%-iger Ameisensäure hergestellt. Diese Polypyridin-Ameisensäure-Lösung und 15 g 18%-ige wässrige Polystyrolsulfonatlösung wurden gemischt und gerührt. Danach wurden 175 g destilliertes Wasser zugegeben, um eine wässrige Polypyridindispersion (die 0,4 Massenprozent Polypyridin enthält; Zahlenmittel des Molekulargewichtes des Polypyridins = 10.000) herzustellen.A polypyridine-formic acid solution was previously prepared by dissolving 0.8 g of polypyridine powder in 9.2 g of 88% formic acid. This polypyridine-formic acid solution and 15 g of 18% aqueous polystyrene sulfonate solution were mixed and stirred. Thereafter, 175 g of distilled water was added to prepare an aqueous polypyridine dispersion (containing 0.4% by mass of polypyridine, number average molecular weight of polypyridine = 10,000).

Die Teilchengröße der Polypyridinteilchen in der Dispersion wurde mit einem Ultraschallgerät zur Messung der Teilchengrößenverteilung (APS-100, hergestellt von Matec Applied Sciences) analysiert. Als Ergebnis davon wurde in Erfahrung gebracht, dass die Teilchengrößenverteilung eine Monodispersion war (d. h. der Spitzenwert betrug 0,25 μm, die Halbwertsbreite betrug 0,12 μm).The particle size of the polypyridine particles in the dispersion was analyzed by an ultrasonic particle size distribution measuring apparatus (APS-100, manufactured by Matec Applied Sciences). As a result, it was learned that the particle size distribution was monodispersion (i.e., the peak value was 0.25 μm, the half-width was 0.12 μm).

<Herstellung einer Polypyrroldispersion> <Preparation of Polypyrrole Dispersion>

In 150 g Toluol wurden 3 g Pyrrol, 12,0 g Dodecylbenzolsulfonsäure und 0,15 g 2-Methylpyrrol als ein Mittel zur Einstellung des Molekulargewichts (Endenverschlussmittel) gelöst. Danach wurden 75 g destilliertes Wasser zugegeben, in dem 5,36 ml 6N Salzsäure gelöst worden waren. Diesem Mischlösungsmittel wurden 0,9 g Tetrabutylammoniumbromid zugegeben. Nach Durchführung einer oxidativen Polymerisation für 6 h bei Temperaturen kleiner gleich 0°C wurden 100 g Toluol und dann Methanol/Wasser-Mischlösungsmittel (Methanol: Wasser = 2:3 (Massenverhältnis)) nacheinander zugegeben und das Gemisch wurde gerührt. Nach Abschluss des Rührens wurde die Reaktionslösung in die Toluolschicht und die wässrige Schicht getrennt und nur die wässrige Schicht wurde abgezogen, um eine Polypyrrol-Toluol-Dispersion zu erhalten.In 150 g of toluene was dissolved 3 g of pyrrole, 12.0 g of dodecylbenzenesulfonic acid and 0.15 g of 2-methylpyrrole as a molecular weight adjusting agent (end capping agent). Thereafter, 75 g of distilled water was added, in which 5.36 ml of 6N hydrochloric acid had been dissolved. To this mixed solvent was added 0.9 g of tetrabutylammonium bromide. After performing oxidative polymerization for 6 hours at temperatures less than or equal to 0 ° C, 100 g of toluene and then methanol / water mixed solvent (methanol: water = 2: 3 (mass ratio)) were successively added, and the mixture was stirred. After completion of the stirring, the reaction solution was separated into the toluene layer and the aqueous layer, and only the aqueous layer was peeled off to obtain a polypyrrole-toluene dispersion.

Ein Teil der Polypyrrol-Toluol-Dispersion wurde entnommen und das Toluol wurde im Vakuum abdestilliert, wodurch festgestellt wurde, dass die Dispersion 4,1 Massenprozent eines festen Bestandteils (Pyrrolgehalt = 1,2 Massenprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichtes des Polypyrrols = 10.000) enthielt. Weiterhin wurde diese Dispersion durch einen Filter mit einer Porengröße von 1,0 μm filtriert, wonach keine Verstopfung vorlag.A part of the polypyrrole-toluene dispersion was taken out and the toluene was distilled off in vacuo to find that the dispersion contained 4.1 mass% of a solid component (pyrrole content = 1.2 mass%, number average molecular weight of polypyrrole = 10,000). Further, this dispersion was filtered through a filter having a pore size of 1.0 μm, after which there was no clogging.

Weiterhin klumpte oder fällte die Dispersion sogar nach Ablauf von 1 Jahr bei Raumtemperatur nicht aus und war somit stabil. Laut der Elementaranalyse war das Molverhältnis der Dodecylbenzolsulfonsäure pro Anion-Monomereinheit 0,95. Die Ausbeute des erhaltenen Polypyrrols betrug 94%.Furthermore, the dispersion did not lump or precipitate even at lapse of 1 year at room temperature and was thus stable. According to the elemental analysis, the molar ratio of the dodecylbenzenesulfonic acid per anion monomer unit was 0.95. The yield of the obtained polypyrrole was 94%.

<Polyanilin-Xylol-Dispersion><Polyaniline xylene dispersion>

Eine handelsübliche Polyanilin-Xylol-Dispersion wurde verwendet (NX-B001, Polyanilingehalt = 1,0 Massenprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichts von Polyanilin = 1.500, hergestellt von Ormecon).A commercial polyaniline-xylene dispersion was used (NX-B001, polyaniline content = 1.0 mass%, number average molecular weight of polyaniline = 1,500, manufactured by Ormecon).

Herstellung eines Verbundwerkstoffs 1Production of a composite material 1

In 250 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 (Polyanilingehalt = 1 g) wurden 89 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) zugegeben, um eine Mischdispersion zu erhalten.In 250 g of the polyaniline-toluene dispersion 1 (polyaniline content = 1 g), 89 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) was added to obtain a mixed dispersion.

Der Mischdispersion wurden 50 ml einer 2-Mol/Liter-Lösung von Triethylamin in Methanol zugegeben, dann wurde das Gemisch 5 Stunden lang gerührt und gemischt.To the mixed dispersion was added 50 ml of a 2 mol / liter solution of triethylamine in methanol, then the mixture was stirred for 5 hours and mixed.

Nach Abschluss des Rührens wurde der Niederschlag durch Filtration gewonnen und mit Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung waren zu diesem Zeitpunkt farblos und transparent.After completion of the stirring, the precipitate was collected by filtration and washed with methanol. The filtrate and wash solution were colorless and transparent at this time.

Der gewaschene und gereinigte Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet, um einen Polyanilin/Aktivkohle-Verbundwerkstoff (hierin im Folgenden als der „Verbundwerkstoff 1” bezeichnet) herzustellen.The washed and purified precipitate was dried under vacuum to produce a polyaniline / activated carbon composite (hereinafter referred to as "Composite 1").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 1 wurde der Gehalt an leitfähigem Polymer pro 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials bestimmt.In the composite material 1 thus obtained, the content of conductive polymer per 100 mass parts of the porous carbon material was determined.

Das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum, gemessen mit einem Röntgen-Photoelektronenspektrometer (Modell: Quanter SMX, hergestellt von ULVAC-PHI, Inc.), wurde bei dem erhaltenen Verbundwerkstoff 1 berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt. In Tabelle 1 werden in Klammern die numerischen Werte für den Gehalt in der jeweiligen Dispersion angegeben, welche den Gehalt des leitfähigen Polymers in der Dispersion angeben.The ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum measured by an X-ray photoelectron spectrometer (Model: Quanter SMX, manufactured by ULVAC-PHI, Inc.) became the obtained composite material 1 calculated. These results are shown in Table 1 below. In Table 1, the numerical values for the content in the respective dispersion indicating the content of the conductive polymer in the dispersion are given in parentheses.

Ein Gerät zur schnellen Messung der spezifischen Oberfläche/Porenverteilung (Modell ASAP 2020, hergestellt von Shimadzu Micrometitics) wurde verwendet, um das Porenvolumen des erhaltenen Verbundwerkstoffs 1 zu messen.A device for rapid measurement of specific surface area / pore distribution (model ASAP 2020, manufactured by Shimadzu Micrometitics) was used to measure the pore volume of the resulting composite 1.

Insbesondere wurde nach einer 6-stündigen Trocknung der Probe 6 bei 150°C Stickstoffgas als Adsorptionsgas und flüssiger Stickstoff als Kühlmittel verwendet. Das Gesamtporenvolumen wurde mit dem Horvath-Kawazoe-Verfahren und dem BJH-Verfahren gemessen, das Porenvolumen von Poren mit einem Durchmesser größer gleich 2,0 nm und kleiner als 20,0 nm wurde gemessen und das Porenvolumen von Poren mit einem Durchmesser größer gleich 0,5 nm und kleiner als 2,0 nm wurde gemessen. Anhand der Messwerte wurden die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In particular, after drying the sample 6 for 6 hours at 150 ° C, nitrogen gas was used as the adsorption gas and liquid nitrogen as the refrigerant. The total pore volume was measured by the Horvath-Kawazoe method and the BJH method, the pore volume of pores having a diameter larger than or equal to 2.0 nm and smaller than 20.0 nm was measured, and the pore volume of pores having a diameter larger than or equal to zero , 5 nm and smaller than 2.0 nm was measured. Based on the measured values the pore volume ratios of each pore volume were calculated. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung eines Verbundwerkstoffs 2Production of a composite material 2

In 1.000 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 (Polyanilingehalt = 4 g) wurden 86 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) zugegeben, um eine Mischdispersion zu erhalten.In 1,000 g of the polyaniline-toluene dispersion 1 (polyaniline content = 4 g), 86 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) was added to obtain a mixed dispersion.

Der Mischdispersion wurden 50 ml einer 2-Mol/Liter-Lösung von Triethylamin in Methanol zugegeben, dann wurde das Gemisch 5 Stunden lang gerührt und gemischt.To the mixed dispersion was added 50 ml of a 2 mol / liter solution of triethylamine in methanol, then the mixture was stirred for 5 hours and mixed.

Nach Abschluss des Rührens wurde der Niederschlag durch Filtration gewonnen und mit Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung waren zu diesem Zeitpunkt farblos und transparent.After completion of the stirring, the precipitate was collected by filtration and washed with methanol. The filtrate and wash solution were colorless and transparent at this time.

Der gewaschene und gereinigte Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet, um einen Polyanilin/Aktivkohle-Verbundwerkstoff (hierin im Folgenden als der „Verbundwerkstoff 2” bezeichnet) herzustellen.The washed and purified precipitate was dried under vacuum to produce a polyaniline / activated carbon composite (hereinafter referred to as "Composite 2").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 2 wurden, genauso wie bei dem Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 2 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in the composite material 1 and each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 3Production of composite material 3

Ein Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 3” bezeichnet) wurde anhand desselben Verfahrens hergestellt wie Verbundwerkstoff 1, außer dass 250 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 2 (Polyanilingehalt = 1 g) statt der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 verwendet wurden.A composite of polyaniline and activated carbon (hereinafter referred to as "Composite 3") was prepared by the same method as Composite 1 except that 250 g of polyaniline-toluene dispersion 2 (polyaniline content = 1 g) was used instead of polyaniline-toluene dispersion 1 were.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 3 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 3 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 parts by mass of the porous carbon material were calculated, and the same as in the composite material 1 each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 4Production of composite material 4

Ein Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 4” bezeichnet) wurde anhand desselben Verfahrens hergestellt wie Verbundwerkstoff 1, außer dass 250 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 3 (Polyanilingehalt = 1 g) statt der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 verwendet wurden.A composite of polyaniline and activated carbon (hereinafter referred to as "Composite 4") was prepared by the same method as Composite 1 except that 250 g of polyaniline-toluene dispersion 3 (polyaniline content = 1 g) was used instead of polyaniline-toluene dispersion 1 were.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 4 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite 4 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer with respect to 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in Compound 1, and each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 5Production of composite material 5

Ein Verbundwerkstoff aus Polypyridin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 5” bezeichnet) wurde anhand desselben Verfahrens hergestellt wie Verbundwerkstoff 1, außer dass 250 g der wässrigen Polypyridin-Dispersion (Polypyridingehalt = 1 g) statt der Polyanilin-Tuluol-Dispersion 1 verwendet wurden.A composite of polypyridine and activated carbon (hereinafter referred to as "composite material 5") was prepared by the same method as Composite 1 except that 250 g of the aqueous polypyridine dispersion (polypyridine content = 1 g) was used instead of the polyaniline-toluene dispersion 1.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 5 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 5 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer with respect to 100 mass parts of the XPS spectrum were the same as in the composite material 1 of porous carbon material, and each of the pore volume values measured by the same method as in Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 6Production of composite material 6

93 g Graphit (solides Mesophasen-Graphit, hergestellt von JFE Chemical Corp.) wurde in 500 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 (Polyanilingehalt = 2 g) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.93 g of graphite (solid mesophase graphite, manufactured by JFE Chemical Corp.) was added in 500 g of the polyaniline-toluene dispersion 1 (polyaniline content = 2 g) to obtain a mixed dispersion.

Der Mischdispersion wurden 50 ml einer 2-Mol/Liter-Lösung von Triethylamin in Methanol zugegeben, dann wurde das Gemisch 5 Stunden lang gerührt und gemischt.To the mixed dispersion was added 50 ml of a 2 mol / liter solution of triethylamine in methanol, then the mixture was stirred for 5 hours and mixed.

Nach Abschluss des Rührens wurde der Niederschlag durch Filtration gewonnen und mit Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung waren zu diesem Zeitpunkt farblos und transparent.After completion of the stirring, the precipitate was collected by filtration and washed with methanol. The filtrate and wash solution were colorless and transparent at this time.

Der gewaschene und gereinigte Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet, um einen Polyanilin/Graphit-Verbundwerkstoff (hierin im Folgenden als der „Verbundwerkstoff 6” bezeichnet) herzustellen.The washed and purified precipitate was dried under vacuum to produce a polyaniline / graphite composite (hereinafter referred to as "Composite 6").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 6 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt. Außerdem konnte beim Verbundwerkstoff 6, der das Graphit als das poröse Kohlenstoffmaterial verwendete, das Porenvolumen nicht gemessen werden, weswegen der Eintrag nachstehend in Tabelle 1 als „–” markiert ist.In the composite material 6 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in the composite material 1. These results are shown in Table 1 below. In addition, in the composite 6 using the graphite as the porous carbon material, the pore volume could not be measured, and therefore the entry is marked as "-" in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 7Production of composite material 7

Ein Verbundwerkstoff aus Polypyrrol und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 7” bezeichnet) wurde auf dieselbe Weise hergestellt wie Verbundwerkstoff 6, außer dass 167 g der Polypyrrol-Toluol-Dispersion (Polypyrrolgehalt = 2 g) statt der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 verwendet wurden.A composite of polypyrrole and activated carbon (hereinafter referred to as "Composite 7") was prepared in the same manner as Composite 6, except that 167 g of the polypyrrole-toluene dispersion (polypyrrole content = 2 g) was used instead of the polyaniline-toluene dispersion 1 ,

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 7 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt. Außerdem konnte beim Verbundwerkstoff 7, der das Graphit als das poröse Kohlenstoffmaterial verwendete, das Porenvolumen nicht gemessen werden, weswegen der Eintrag nachstehend in Tabelle 1 als „–” markiert ist.In the composite material 7 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in the composite 1. These results are shown in Table 1 below. In addition, in the composite 7 using the graphite as the porous carbon material, the pore volume could not be measured, and therefore the entry is marked as "-" in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 8Production of composite material 8

Zu 3750 g der Polyanilin-Toluol-Dispersion 1 (Polyanilingehalt = 15 g) wurden 75 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2.000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.To 3750 g of polyaniline-toluene dispersion 1 (polyaniline content = 15 g) was added 75 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2,000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) to obtain a mixed dispersion.

Der Mischdispersion wurden 50 ml einer 2-Mol/Liter-Lösung von Triethylamin in Methanol zugegeben, dann wurde das Gemisch 5 Stunden lang gerührt und gemischt.To the mixed dispersion was added 50 ml of a 2 mol / liter solution of triethylamine in methanol, then the mixture was stirred for 5 hours and mixed.

Nach Abschluss des Rührens wurde der Niederschlag durch Filtration gewonnen und mit Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung waren zu diesem Zeitpunkt farblos und transparent.After completion of the stirring, the precipitate was collected by filtration and washed with methanol. The filtrate and wash solution were colorless and transparent at this time.

Der gewaschene und gereinigte Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet, um einen Polyanilin/Graphit-Verbundwerkstoff (hierin im Folgenden als der „Verbundwerkstoff 8” bezeichnet) herzustellen.The washed and purified precipitate was dried under vacuum to produce a polyaniline / graphite composite (hereinafter referred to as "Composite 8").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 8 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 8 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated, and the same as in the composite material 1, and each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 9 Production of composite material 9

Eine Polyanilin-NMP-Lösung (Polyanilingehalt = 0,4 Massenprozent) wurde durch Lösen von 0,4 g eines handelsüblichen Polyanilinpulvers (hergestellt von Sigma-Aldrich Co. LLC.; Zahlenmittel des Molekulargewichts = 3900) in 99,6 g N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) hergestellt.A polyaniline-NMP solution (polyaniline content = 0.4 mass%) was prepared by dissolving 0.4 g of a commercial polyaniline powder (manufactured by Sigma-Aldrich Co., LLC, number average molecular weight = 3900) in 99.6 g of N-methyl 2-pyrrolidone (NMP).

Zu 250 g der Polyanilin-NMP-Dispersion (Polyanilingehalt = 1 g) wurden 89 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2.000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.To 250 g of the polyaniline-NMP dispersion (polyaniline content = 1 g) was added 89 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2,000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd .) to obtain a mixed dispersion.

Ein Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 9” bezeichnet) wurde durch Vakuumdestillierung durch Erhitzen und Entfernen des NMP aus der Mischdispersion hergestellt.A composite of polyaniline and activated carbon (hereinafter referred to as "composite 9") was prepared by vacuum distillation by heating and removing the NMP from the mixed dispersion.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 9 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 9 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer with respect to 100 mass parts of the porous carbon material were calculated, as in the composite material 1, and each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 10Production of composite material 10

Zu 1.000 g der Polyanilin-NMP-Dispersion (Polyanilingehalt = 4 g) wurden 86 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2.000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.To 1,000 g of the polyaniline-NMP dispersion (polyaniline content = 4 g) was added 86 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2,000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd .) to obtain a mixed dispersion.

Ein Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 10” bezeichnet) wurde durch Vakuumdestillierung durch Erhitzen und Entfernen des NMP aus der Mischdispersion hergestellt.A composite of polyaniline and activated carbon (hereinafter referred to as "composite material 10") was prepared by vacuum distillation by heating and removing the NMP from the mixed dispersion.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 10 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 10 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer with respect to 100 mass parts of the porous carbon material were calculated, as in the composite 1 each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 11Production of composite material 11

Zu 75 g der Polyanilin-NMP-Dispersion (Polyanilingehalt = 0,3 g) wurden 89,7 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2.000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.To 75 g of the polyaniline-NMP dispersion (polyaniline content = 0.3 g) was added 89.7 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2,000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) to obtain a mixed dispersion.

Ein Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Aktivkohle (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 11” bezeichnet) wurde durch Vakuumdestillierung durch Erhitzen und Entfernen des NMP aus der Mischdispersion hergestellt.A composite of polyaniline and activated carbon (hereinafter referred to as "Composite 11") was prepared by vacuum distillation by heating and removing the NMP from the mixed dispersion.

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 11 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 11 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer with respect to 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in Compound 1, and each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 12Production of composite material 12

89 g Aktivkohle (NK260, spezifische Oberfläche = 2.000 m2/g, Gehalt an sauren funktionellen Gruppen = 0,1 mmol, hergestellt von Kuraray Chemical Co.) wurden zu 100 g einer Polyanilin-Xylol-Dispersion (NX-B001, Polyanilingehalt = 1,0 Massenprozent, Zahlenmittel des Molekulargewichts von Polyanilin = 1.500, hergestellt von Ormecon) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.89 g of activated carbon (NK260, specific surface area = 2,000 m 2 / g, content of acidic functional groups = 0.1 mmol, manufactured by Kuraray Chemical Co.) was added to 100 g of a polyaniline-xylene dispersion (NX-B001, polyaniline content 1.0 mass%, number average molecular weight of polyaniline = 1,500, manufactured by Ormecon) to obtain a mixed dispersion.

Der Mischdispersion wurden 50 ml einer 2-Mol/Liter-Lösung von Triethylamin in Methanol zugegeben, dann wurde das Gemisch 5 Stunden lang gerührt und gemischt. To the mixed dispersion was added 50 ml of a 2 mol / liter solution of triethylamine in methanol, then the mixture was stirred for 5 hours and mixed.

Nach Abschluss des Rührens wurde der Niederschlag durch Filtration gewonnen und mit Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung waren zu diesem Zeitpunkt farblos und transparent.After completion of the stirring, the precipitate was collected by filtration and washed with methanol. The filtrate and wash solution were colorless and transparent at this time.

Der gewaschene und gereinigte Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet, um einen Polyanilin/Aktikohle-Verbundwerkstoff (hierin im Folgenden als der „Verbundwerkstoff 12” bezeichnet) herzustellen.The washed and cleaned precipitate was dried under vacuum to produce a polyaniline / active carbon composite (hereinafter referred to as "Composite 12").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 12 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet und jeder der Porenvolumenwerte, die mit demselben Verfahren wie beim Verbundwerkstoff 1 gemessen wurden, wurde verwendet, um die Porenvoluminaverhältnisse jedes Porenvolumens zu berechnen. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt.In the composite material 12 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated, and the composite material 1 each of the pore volume values measured by the same method as Composite 1 was used to calculate the pore volume ratios of each pore volume. These results are shown in Table 1 below.

Herstellung von Verbundwerkstoff 13Production of composite material 13

93 g Graphit (solides Mesophasen-Graphit, hergestellt von JFE Chemical Corp.) wurden zu 500 g der Polyanilin-NMP-Lösung (Polyanilingehalt = 2 g) hinzugefügt, um eine Mischdispersion zu erhalten.93 g of graphite (solid mesophase graphite, manufactured by JFE Chemical Corp.) was added to 500 g of the polyaniline-NMP solution (polyaniline content = 2 g) to obtain a mixed dispersion.

Das NMP wurde durch Erhitzen und Vakuumdestillierung aus der Mischdispersion entfernt, um einen Verbundwerkstoff aus Polyanilin und Graphit herzustellen (nachfolgend als „Verbundwerkstoff 13” bezeichnet).The NMP was removed from the mixed dispersion by heating and vacuum distillation to prepare a composite of polyaniline and graphite (hereinafter referred to as "composite material 13").

Beim so erhaltenen Verbundwerkstoff 13 wurden, genauso wie beim Verbundwerkstoff 1, das Verhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Peakfläche der Stickstoffatome und der Peakfläche der Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum sowie der Gehalt des leitfähigen Polymers bezogen auf 100 Massenteile des porösen Kohlenstoffmaterials berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angezeigt. Außerdem konnte beim Verbundwerkstoff 13, der das Graphit als das poröse Kohlenstoffmaterial verwendete, das Porenvolumen nicht gemessen werden, weswegen der Eintrag nachstehend in Tabelle 1 als „–” markiert ist. Tabelle 1-I Tabelle 1-1

Figure DE112012001940T5_0001
Figure DE112012001940T5_0002
Figure DE112012001940T5_0003
Tabelle 1-II Tabelle 1-1
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Tabelle 2-I Tabelle 1-2
Figure DE112012001940T5_0006
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Tabelle 2-II Tabelle 1-2
Figure DE112012001940T5_0008
Figure DE112012001940T5_0009
Figure DE112012001940T5_0010
In the composite material 13 thus obtained, the ratio (nitrogen / carbon ratio) of the peak area of the nitrogen atoms and the peak area of the carbon atoms in the XPS spectrum and the content of the conductive polymer based on 100 mass parts of the porous carbon material were calculated as in the composite material 1. These results are shown in Table 1 below. Moreover, in the composite material 13 using the graphite as the porous carbon material, the pore volume could not be measured, and therefore the entry is marked as "-" in Table 1 below. Table 1-I Table 1-1
Figure DE112012001940T5_0001
Figure DE112012001940T5_0002
Figure DE112012001940T5_0003
Table 1-II Table 1-1
Figure DE112012001940T5_0004
Figure DE112012001940T5_0005
Table 2-I Table 1-2
Figure DE112012001940T5_0006
Figure DE112012001940T5_0007
Table 2-II Table 1-2
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Figure DE112012001940T5_0009
Figure DE112012001940T5_0010

<Herstellung einer Elektrode zur Bewertung: Ausführungsbeispiele 1-1 bis 1-7 und Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-8><Preparation of an electrode for evaluation: Working Examples 1-1 to 1-7 and Comparative Examples 1-1 to 1-8>

Die Verbundwerkstoffe 1 bis 13, die Aktivkohle 1 oder das Graphit, ein Leitfähigkeitshilfsmittel (Acetylen-Ruß) oder ein Binder (SBR) und ein Bindemittel (Carboxymethylcellulose) wurden in den im Folgenden in Tabelle 2 aufgeführten Zusammensetzungsverhältnissen gemischt und dispergiert.Composites 1 to 13, activated carbon 1 or graphite, a conduction aid (acetylene black) or a binder (SBR) and a binder (carboxymethyl cellulose) were mixed and dispersed in the composition ratios shown in Table 2 below.

Danach wurde Wasser nach und nach zugegeben und das Gemisch wurde weiter vermischt, um eine pastenartige Substanz herzustellen.Thereafter, water was added little by little, and the mixture was further mixed to prepare a paste-like substance.

Diese Paste wurde auf eine Aluminium-Kollektorelektrodenfolie (30 μm dick) aufgebracht, um eine Dicke von 60 μm zu ergeben. Danach wurde die Anordnung 24 h lang bei 150°C getrocknet. Nach einer Kompressionsbehandlung der plattenartigen Elektroden bei 20 MPa wurden scheibenartige Muster ausgeschnitten (Durchmesser von 1 cm), um Bewertungselektroden A bis O herzustellen. Tabelle 3 Tabelle 2-1

Figure DE112012001940T5_0011
Figure DE112012001940T5_0012
Tabelle 4 Tabelle 2-2
Figure DE112012001940T5_0013
This paste was applied to an aluminum collector electrode foil (30 μm thick) to give a thickness of 60 μm. Thereafter, the assembly was dried at 150 ° C for 24 hours. After compression treatment of the plate-like electrodes at 20 MPa, disc-like patterns were cut out (diameter of 1 cm) to prepare evaluation electrodes A to O. Table 3 Table 2-1
Figure DE112012001940T5_0011
Figure DE112012001940T5_0012
Table 4 Table 2-2
Figure DE112012001940T5_0013

<Elektrischer Doppelschichtkondensator: Ausführungsbeispiele 2-1 bis 2-5, Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-7><Electric double layer capacitor: Working Examples 2-1 to 2-5, Comparative Examples 2-1 to 2-7>

In den Ausführungsbeispielen 2-1 bis 2-4 wurden die Bewertungselektroden A, B, C, bzw. D, aus den Verbundwerkstoffen 1 bis 4 hergestellt, als positive Elektroden verwendet. Die Bewertungselektrode H, die aus Aktivkohle hergestellt wurden, wurde als die negative Elektrode verwendet.In the embodiments 2-1 to 2-4, the evaluation electrodes A, B, C, and D, respectively, made of the composites 1 to 4 were used as positive electrodes. The evaluation electrode H made of activated carbon was used as the negative electrode.

In Ausführungsbeispiel 2-5 wurde die Bewertungselektrode H, die aus Aktivkohle hergestellt wurde, als die positive Elektrode verwendet und die Bewertungselektrode E, die aus dem Verbundwerkstoff 5 hergestellt wurde, wurde als die negative Elektrode verwendet.In Embodiment 2-5, the evaluation electrode H made of activated carbon was used as the positive electrode, and the evaluation electrode E made of the composite material 5 was used as the negative electrode.

In Vergleichsbeispiel 2-1 wurden die Bewertungselektroden I, die aus Aktivkohle 1 hergestellt wurden, sowohl als die positive als auch die negative Elektrode verwendet.In Comparative Example 2-1, the evaluation electrodes I made of activated carbon 1 were used as both the positive and negative electrodes.

Andererseits wurden in den Vergleichsbeispielen 2-2 bis 2-6 die Bewertungselektroden I bis M (aus den Verbundwerkstoffen 8 bis 12 hergestellt) als die positiven Elektroden verwendet. Die Bewertungselektrode H, die aus der Aktivkohle hergestellt wurde, wurde als die negative Elektrode verwendet.On the other hand, in Comparative Examples 2-2 to 2-6, the evaluation electrodes I to M (made of the composite materials 8 to 12) were used as the positive electrodes. The evaluation electrode H made of the activated carbon was used as the negative electrode.

Des Weiteren wurden die aus Aktivkohle hergestellten Evaluierungselektroden H in Vergleichsbeispiel 2-7 als beide Elektroden eingesetzt, und gemäß Patentdokument 4 wurde Anilin in einer Propylencarbonatlösung gelöst, um eine Konzentration von 0,03 M zu erzielen.Further, the evaluation electrodes H made of activated carbon in Comparative Example 2-7 were used as both electrodes, and according to Patent Document 4, aniline was dissolved in a propylene carbonate solution to obtain a concentration of 0.03M.

Ein elektrischer Doppelschichtkondensator wurde unter Verwendung von positiven und negativen Elektroden, die durch einen Separator getrennt waren, der aus Glasfaser hergestellt war (hergestellt von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.), und unter Verwendung einer 1-Mol/l-Lösung von Tetraethylammoniumtetrafluorborat in Propylencarbonat als die Elektrolytlösung hergestellt. An electric double layer capacitor was constructed by using positive and negative electrodes separated by a separator made of glass fiber (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) and using a 1 mol / L solution of tetraethylammonium tetrafluoroborate prepared in propylene carbonate as the electrolytic solution.

<Lithium-Ionen-Sekundärbatterie: Ausführungsbeispiele 3-1 und 3-2 und Vergleichsbeispiele 3-1 und 3-2><Lithium Ion Secondary Battery: Working Examples 3-1 and 3-2 and Comparative Examples 3-1 and 3-2>

Die in Ausführungsbeispiel 3-1 verwendete negative Elektrode war die aus Verbundwerkstoff 6 hergestellte Evaluierungselektrode F und die positive Elektrode war das nachstehend beschriebene aktive Material (aktives Material der positiven Elektrode). Die in Ausführungsbeispiel 3-2 verwendete negative Elektrode war die aus Verbundwerkstoff 7 hergestellte Evaluierungselektrode G und die positive Elektrode war die nachstehend beschriebene aktive Substanz (aktive Substanz der positiven Elektrode).The negative electrode used in Embodiment 3-1 was the evaluation electrode F made of composite 6, and the positive electrode was the active material (positive electrode active material) described below. The negative electrode used in Embodiment 3-2 was the evaluation electrode G made of composite material 7, and the positive electrode was the active substance (positive electrode active substance) described below.

Die in Vergleichsbeispiel 3-1 verwendete negative Elektrode war die aus Graphit hergestellte Evaluierungselektrode N. Die in Vergleichsbeispiel 3-2 verwendete negative Elektrode war die aus Verbundwerkstoff 13 hergestellte Evaluierungselektrode O. Das nachstehend aufgeführte aktive Material (aktives Material der positiven Elektrode) wurde in den beiden Vergleichsbeispielen 3-1 und 3-2 als positive Elektrode verwendet.The negative electrode used in Comparative Example 3-1 was the evaluation electrode N made of graphite. The negative electrode used in Comparative Example 3-2 was the evaluation electrode O made of composite material 13. The active material (positive electrode active material) listed below was incorporated into the both Comparative Examples 3-1 and 3-2 are used as a positive electrode.

(Aktives Material der positiven Elektrode)(Active material of positive electrode)

10 Massenteile Binder (SBR), 10 Massenteile Leitfähigkeitshilfsmittel (Acetylenruß) und 10 Massenteile eines Bindemittels (Teflon (eingetragene Marke)) wurden mit Ethylacetat zu 100 Massenteilen an Lithiumcobaltat gegeben. Die Mischung wurde verknetet und die resultierende Knetmasse als aktive Substanz der positiven Elektrode verwendet.10 parts by mass of binder (SBR), 10 parts by mass of conductibility aid (acetylene black) and 10 parts by mass of a binder (Teflon (Registered Trade Mark)) were added with ethyl acetate to 100 parts by mass of lithium cobaltate. The mixture was kneaded and the resulting kneading material was used as the positive electrode active substance.

Die positive und negative Elektrode lagen einander gegenüber und waren durch einen Propylenseparator (U-Pore, hergestellt von Ube Industries, Ltd.) getrennt. Mit 1 mol/l einer Lithium-Hexafluorphosphat-Diethylcarbonat/Ethylencarbonatlösung als die Elektrolytlösung wurde eine Lithium-Sekundärbatterie hergestellt.The positive and negative electrodes faced each other and were separated by a propylene separator (U-Pore, manufactured by Ube Industries, Ltd.). With 1 mol / l of a lithium hexafluorophosphate-diethyl carbonate / ethylene carbonate solution as the electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared.

<Lithium-Ionen-Kondensator: Ausführungsbeispiele 4-1 bis 4-3, Vergleichsbeispiel 4-1><Lithium Ion Capacitor: Working Examples 4-1 to 4-3, Comparative Example 4-1>

In Ausführungsbeispiel 4-1 wurde die aus Graphit hergestellte Evaluierungselektrode N als negative Elektrode eingesetzt und die aus Verbundwerkstoff 1 hergestellte Evaluierungselektrode A wurde als positive Elektrode verwendet.In Embodiment 4-1, the evaluation electrode N made of graphite was used as the negative electrode, and the evaluation electrode A made of the composite material 1 was used as the positive electrode.

In Ausführungsbeispiel 4-2 wurde die aus Verbundwerkstoff 6 hergestellte Evaluierungselektrode F als negative Elektrode eingesetzt und die aus Aktivkohle hergestellte Evaluierungselektrode H wurde als positive Elektrode verwendet.In Embodiment 4-2, the evaluation electrode F made of composite 6 was used as a negative electrode, and the evaluation electrode H made of activated carbon was used as a positive electrode.

In Ausführungsbeispiel 4-3 wurde die aus Verbundwerkstoff 6 hergestellte Evaluierungselektrode F als negative Elektrode eingesetzt und die aus Verbundwerkstoff 1 hergestellte Evaluierungselektrode A wurde als positive Elektrode verwendet.In Embodiment 4-3, the evaluation electrode F made of composite 6 was used as the negative electrode, and the evaluation electrode A made of the composite material 1 was used as the positive electrode.

In Vergleichsbeispiel 4-1 wurde die aus Graphit hergestellte Evaluierungselektrode N als negative Elektrode eingesetzt und die aus Aktivkohle hergestellte Evaluierungselektrode H wurde als positive Elektrode verwendet.In Comparative Example 4-1, the evaluation electrode N made of graphite was used as the negative electrode, and the evaluation electrode H made of activated carbon was used as the positive electrode.

Insbesondere wurden zunächst die positive und die negative Elektrode mit dem Separator dazwischen gestapelt und die Anordnung wurde dann 12 Stunden lang bei 150°C unter Vakuum getrocknet.Specifically, first, the positive and negative electrodes were stacked with the separator therebetween, and then the assembly was dried under vacuum at 150 ° C for 12 hours.

Anschließend wurde eine einzelne Scheibe des Separators auf das Äußere jeder Elektrode gesetzt und die 4 Seiten wurden luftdicht versiegelt, um das Lithium-Ionen-Kondensatorelement zu erzeugen.Then, a single slice of the separator was placed on the outside of each electrode and the 4 sides were hermetically sealed to produce the lithium-ion capacitor element.

Anschließend wurde metallisches Lithium zur Bereitstellung einer Dotierung mit einer Ionenkonzentration von 350 mAh/g in Bezug auf die Massenmenge des aktiven Materials der negativen Elektrode auf 70 μm dickes Kupfergitter verpresst und 1 Platte dieses Materials wurde auf dem äußersten Teil des Lithium-Ionen-Kondensatorelements als Gegenstück zu der negativen Elektrode angeordnet.Subsequently, metallic lithium was compressed to 70 μm thick copper grid with respect to the mass amount of the negative electrode active material to provide doping with an ion concentration of 350 mAh / g, and 1 plate of this material was placed on the outermost part of the lithium ion capacitor element Counterpart to the negative electrode arranged.

Nach Einsetzen des Lithium-Ionen-Kondensatorelements, in das metallisches Lithium eingebracht wurde, in einer äußeren Laminatdeckschicht wurde die Anordnung unter Vakuumbedingungen unter Verwendung einer Elektrolytlösung imprägniert, die in Propylencarbonat gelöstes 1,2M LiPF6 enthielt. After inserting the lithium-ion capacitor element into which metallic lithium was introduced in an outer laminate cover layer, the device was impregnated under vacuum conditions using an electrolytic solution containing 1.2M LiPF 6 dissolved in propylene carbonate.

Anschließend wurde die äußere Laminatdeckschicht unter Vakuumbedingungen heißversiegelt, um die Lithium-Ionen-Kondensatorzelle zusammenzufügen.Subsequently, the outer laminate cover layer was heat-sealed under vacuum conditions to join the lithium-ion capacitor cell.

<Elektrostatische Kapazität und Zyklusmerkmale><Electrostatic capacity and cycle characteristics>

(Elektrischer Doppelschichtkondensator)(Electric double layer capacitor)

Die hergestellten elektrischen Doppelschichtkondensatoren wurden einem Aufladungs-/Entladungstest unter Verwendung eines Aufladungs-/Entladungstestgeräts (HJ1001SM8A, hergestellt von Hokuto Denko Corp.) unterzogen. Das Aufladen wurde bei 60°C durch eine konstante Stromstärke von 2 mA durchgeführt. Nachdem die Spannung 3,0 V erreicht hatte, wurde das Aufladen durch Aufladen bei einer konstanten Spannung für 1 Stunde durchgeführt. Das Entladen wurde bei 60°C durch eine konstante Stromstärke von 2 mA und mit einer Endspannung von 0 V durchgeführt.The prepared electric double layer capacitors were subjected to a charging / discharging test using a charging / discharging tester (HJ1001SM8A manufactured by Hokuto Denko Corp.). The charging was carried out at 60 ° C by a constant current of 2 mA. After the voltage reached 3.0 V, the charging was performed by charging at a constant voltage for 1 hour. The discharge was carried out at 60 ° C by a constant current of 2 mA and a final voltage of 0V.

Der Aufladungs-/Entladungstest wurde für jeden Kondensator 1.000 Mal wiederholt. Die elektrostatische Kapazität pro positives Elektrodenmaterial bei der ersten Entladung wurde als anfängliche elektrische Kapazität festgelegt (d. h. elektrostatische Kapazität pro Gewichtseinheit der positiven Elektrode), und das Verhältnis des Erhalts der elektrostatischen Kapazität relativ zu der anfänglichen elektrostatischen Kapazität wurde bestimmt. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 angezeigt.The charge / discharge test was repeated 1,000 times for each capacitor. The electrostatic capacity per positive electrode material in the first discharge was set as an initial electric capacity (i.e., electrostatic capacity per unit weight of the positive electrode), and the ratio of maintaining the electrostatic capacity relative to the initial electrostatic capacity was determined. These results are shown in Table 3 below.

(Lithium-Ionen-Sekundärbatterie)(Lithium ion secondary battery)

Der Aufladungs-/Entladungs-Test der hergestellten Lithium-Ionen-Sekundärbatterien wurde auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise durchgeführt.The charge / discharge test of the produced lithium ion secondary batteries was carried out in the manner described below.

Zunächst wurde die Batterie mit einem Konstantstrom von 2 mA aufgeladen, bis die Batteriespannung 4,2 V erreichte. Anschließend wurde vom Ladevorgang mit Konstantstrom zu einem Ladevorgang mit einer Konstantspannung von 4,2 V gewechselt, und der Ladevorgang wurde abgeschlossen, wenn die Gesamtladezeit 4 Stunden erreichte.First, the battery was charged with a constant current of 2 mA until the battery voltage reached 4.2V. Thereafter, the constant-current charging was switched to a constant-voltage charging of 4.2V, and the charging was completed when the total charging time reached 4 hours.

Anschließend wurde mit einem Konstantstrom von 2 mA der Entladevorgang durchgeführt. Der Entladevorgang wurde abgeschlossen, wenn die Batteriespannung 3,0 V erreichte, und die Entladekapazität des ersten Zyklus wurde gemessen.Subsequently, discharging was performed with a constant current of 2 mA. The discharging operation was completed when the battery voltage reached 3.0 V, and the discharge capacity of the first cycle was measured.

Im Anschluss wurde die Aufladung und Entladung 1.000 Zyklen lang bei den folgenden Bedingungen wiederholt: 4,2 V obere Spannungsgrenze, 3,0 V untere Spannungsgrenze, 2 mA Entladestrom und 2 mA Ladestrom. Die Entladekapazität zu jenem Zeitpunkt wurde sodann mit der anfänglichen Ladekapazität, d. h. der Kapazität beim ersten Zyklus, verglichen, und das Kapazitätserhalt-Verhältnis nach 1.000 Zyklen wurde berechnet. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 4 angezeigt.Subsequently, the charging and discharging was repeated for 1,000 cycles under the following conditions: 4.2 V upper voltage limit, 3.0 V lower voltage limit, 2 mA discharge current, and 2 mA charging current. The discharge capacity at that time was then compared to the initial charge capacity, i. H. the capacity at the first cycle, and the capacity retention ratio after 1,000 cycles was calculated. These results are shown in Table 4 below.

(Lithium-Ionen-Kondensator)(Lithium ion capacitor)

Aufladungs-/Entladungstests der Lithium-Ionen-Kondensatorzellen wurden mithilfe eines Aufladungs-Entladungstestgerätes durchgeführt (HJ1001SM8A, hergestellt von Hokuto Denko Corp.).Charge / discharge tests of the lithium-ion capacitor cells were carried out by means of a charge-discharge tester (HJ1001SM8A manufactured by Hokuto Denko Corp.).

Insbesondere wurde zunächst die Lithium-Ionen-Kondensatorzelle mit einem Konstantstrom von 2 mA aufgeladen, bis die Zellenspannung 3,8 V erreichte. Anschließend wurde 1 Stunde lang eine Konstantspannung von 3,8 v verwendet, um einen Ladevorgang mit Konstantstrom und Konstantspannung durchzuführen.Specifically, first, the lithium-ion capacitor cell was charged with a constant current of 2 mA until the cell voltage reached 3.8V. Subsequently, a constant voltage of 3.8V was used for 1 hour to perform a constant current constant voltage charging.

Im Anschluss wurde die Zelle mit einem Konstantstrom von 2 mA entladen, bis die Zellenspannung 2,2 V erreichte.Subsequently, the cell was discharged with a constant current of 2 mA until the cell voltage reached 2.2V.

Dann wurde 10.000 Stunden lang bei einer Zellenspannung von 3,8 V und 60°C ein kontinuierlicher Ladungstest durchgeführt. Die Anwendung der Spannung wurde nach Ablauf von 10.000 Stunden unterbrochen, und die Lithium-Ionen-Kondensatorzelle verblieb 10 Stunden lang bei 25°C. Sodann wurde ein Auflade-/Entladezyklus mit 3,8 V–2,2 V durchgeführt und die elektrostatische Kapazität berechnet. Die elektrostatische Kapazität pro positives Elektrodenmaterial bei der ersten Entladung wurde als die anfängliche elektrische Kapazität festgelegt (d. h. elektrostatische Kapazität pro Gewichtseinheit der positiven Elektrode), und das Verhältnis des Erhalts der elektrostatischen Kapazität zur anfänglichen elektrostatischen Kapazität wurde bestimmt. Diese Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 5 angezeigt. Tabelle 5 Tabelle 3-1 <Elektrischer Doppelschichtkondensator> Ausführungsbeispiele 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 Positive Elektrode A B C D H Negative Elektrode H H H H E Anfängliche elektrostatische Kapazität (F/g) 27,5 30,1 27,9 28,6 27,1 Das Verhältnis des Kapazitätserhalts nach 1.000 Zyklen zu der anfänglichen Kapazität (%) 96,2% 94,1% 90,2% 97,7% 94,6% Tabelle 6 Tabelle 3-2 <Elektrischer Doppelschichtkondensator> Vergleichsbeipieles 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 Positive Elektrode H I J K L M H Negative Elektrode H H H H H H H Anfängliche elektrostatische Kapazität (F/g) 26,1 43,2 26,0 26,1 26,8 26,2 22,7 Das Verhältnis des Kapazitätserhalts nach 1.000 Zyklen zu der anfänglichen Kapazität (%) 62,9% 65,7% 70,4% 78,3% 68,5% 76,5% 64,8% Tabelle 7 Tabelle 4 <Lithium-Ionen-Sekundärbatterie> Ausführungsbeispiele Vergleichsbeispiele 3-1 3-2 3-1 3-2 Positive Elektrode Lithium-Kobaltat Lithium-Kobaltat Negative Elektrode F G N O Anfängliche elektrostatische Kapazität (mAh/g) 157 155 158 155 Das Verhältnis des Kapazitätserhalts nach 1.000 Zyklen zu der anfänglichen Kapazität (%) 90,0% 90,5% 71,5% 79,3% Tabelle 8 Tabelle 5 <Lithium-Ionen-Kondensator> Ausführungsbeispiele Vergleichsbeispiele 4-1 4-2 4-3 4-1 Positive Elektrode A H A H Negative Elektrode N F F N Anfängliche elektrostatische Kapazität (F/g) 63,4 59,1 60,2 60,2 Das Verhältnis des Kapazitätserhalts nach 10.000 Zyklen zu der anfänglichen Kapazität (%) 93,1% 91,5% 97,3% 70,6% Then, a continuous charge test was carried out at a cell voltage of 3.8 V and 60 ° C for 10,000 hours. The application of the voltage was stopped after the lapse of 10,000 hours, and the lithium-ion capacitor cell remained at 25 ° C for 10 hours. Then, a charging / discharging cycle of 3.8V-2.2V was performed and the electrostatic capacity was calculated. The Electrostatic capacity per positive electrode material in the first discharge was set as the initial electric capacity (ie, electrostatic capacity per unit weight of the positive electrode), and the ratio of maintaining the electrostatic capacity to the initial electrostatic capacity was determined. These results are shown in Table 5 below. Table 5 Table 3-1 <Electric Double Layer Capacitor> embodiments 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 Positive electrode A B C D H Negative electrode H H H H e Initial electrostatic capacity (F / g) 27.5 30.1 27.9 28.6 27.1 The ratio of capacity retention after 1,000 cycles to the initial capacity (%) 96.2% 94.1% 90.2% 97.7% 94.6% Table 6 Table 3-2 <Electric double-layer capacitor> Compare Beipieles 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 Positive electrode H I J K L M H Negative electrode H H H H H H H Initial electrostatic capacity (F / g) 26.1 43.2 26.0 26.1 26.8 26.2 22.7 The ratio of capacity retention after 1,000 cycles to the initial capacity (%) 62.9% 65.7% 70.4% 78.3% 68.5% 76.5% 64.8% Table 7 Table 4 <Lithium Ion Secondary Battery> embodiments Comparative Examples 3-1 3-2 3-1 3-2 Positive electrode Lithium cobaltate Lithium cobaltate Negative electrode F G N O Initial electrostatic capacity (mAh / g) 157 155 158 155 The ratio of capacity retention after 1,000 cycles to the initial capacity (%) 90.0% 90.5% 71.5% 79.3% Table 8 Table 5 <Lithium Ion Capacitor> embodiments Comparative Examples 4-1 4-2 4-3 4-1 Positive electrode A H A H Negative electrode N F F N Initial electrostatic capacity (F / g) 63.4 59.1 60.2 60.2 The ratio of capacity retention after 10,000 cycles to the initial capacity (%) 93.1% 91.5% 97.3% 70.6%

Auf der Grundlage der in den Tabellen 1 bis 5 aufgeführten Ergebnisse war das Verhältnis des Kapazitätserhalts bei Verwendung der Verbundwerkstoffe 8 bis 12 (jeweils Evaluierungselektroden I bis M), die die Bedingung des Gehalts an leitfähigem Polymer und/oder die Bedingung des Peakflächenverhältnisses im XPS-Spektrum nicht erfüllten, im Vergleich zu den Fällen bei denen Aktivkohle verwendet wurde (Evaluierungselektrode H) größer (Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-6). Des Weiteren war das Verhältnis des Kapazitätserhalts bei Verwendung von Verbundwerkstoff 13 (Evaluierungselektrode 0), obwohl das Verhältnis des Kapazitätserhalts verglichen mit dem bei der Verwendung von Graphit (Evaluierungselektrode N) größer wurde, in beiden Fällen kleiner gleich ca. 80% (Vergleichsbeispiele 3-1 bis 3-2). Außerdem war das Verhältnis des Kapazitätserhalts kleiner gleich ca. 80%, selbst wenn Aktivkohle (Evaluierungselektrode H) und Graphit (Evaluierungselektrode N) verwendet wurden (Vergleichsbeispiel 4-1). Außerdem wurde festgestellt, dass es bei Hinzufügen von Anilin (elektropolymerisierbares Additiv) wie in Patentdokument 4 zu beinahe keiner Verbesserung des Verhältnisses des Kapazitätserhalts kommt (Vergleichsbeispiel 2-7).Based on the results shown in Tables 1 to 5, the ratio of capacity retention when using the composites 8 to 12 (each evaluation electrodes I to M), which is the conductive polymer content condition and / or the peak area ratio condition in the XPS. Spectrum not satisfied, compared to the cases in which activated carbon was used (evaluation electrode H) larger (Comparative Examples 2-1 to 2-6). Further, although the ratio of capacity retention became larger compared with that in the case of using graphite (evaluation electrode N), the ratio of capacity retention when using composite material 13 (evaluation electrode 0) was less than or equal to about 80% in both cases (Comparative Example 3). 1 to 3-2). In addition, the ratio of capacity retention was less than or equal to about 80% even when activated carbon (evaluation electrode H) and graphite (evaluation electrode N) were used (Comparative Example 4-1). In addition, it was found that when aniline (electropolymerizable additive) was added as in Patent Document 4, there was almost no improvement in the capacity retention ratio (Comparative Example 2-7).

Wurden hingegen die Verbundwerkstoffe 1 bis 7 verwendet (jeweils Evaluierungselektroden A bis G), bei denen ein spezifisches Gewicht an stickstoffatomhaltigem leitfähigem Polymer mit dem porösen Kohlenstoffmaterial zusammengesetzt wurde und bei denen das Peakflächenverhältnis (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) der Stickstoffatome und Kohlenstoffatome im XPS-Spektrum im angegebenen Bereich lag, wurde das Verhältnis des Kapazitätserhalts relativ zur anfänglichen Kapazität größer gleich 90%, und die Zyklusmerkmale wurden als hervorragend eingestuft (Ausführungsbeispiele 2-1 bis 2-5, 3-1, 3-2 und 4-1 bis 4-3).On the other hand, composites 1 to 7 (evaluation electrodes A to G, respectively) in which a nitrogen atom-containing conductive polymer specific gravity was compounded with the porous carbon material and in which the peak area ratio (nitrogen to carbon ratio) of the nitrogen atoms and carbon atoms in the XPS system were used. Spectrum was in the specified range, the ratio of the capacity retention relative to the initial capacity was greater than or equal to 90%, and the cycle characteristics were classified as excellent (embodiments 2-1 to 2-5, 3-1, 3-2 and 4-1 to 4 -3).

Claims (8)

Verbundwerkstoff, der durch Zusammensetzen von 0,5 bis 5 Massenteilen eines leitfähigen Polymers mit Stickstoffatomen pro 100 Massenteile eines porösen Kohlenstoffmaterials gebildet wird, wobei ein Verhältnis der Peakfläche der Stickstoffatome zur Peakfläche der Kohlenstoffatome (Stickstoff/Kohlenstoff-Verhältnis) im mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie erhaltenen Spektrum von 0,005 bis 0,05 beträgt.A composite formed by composing 0.5 to 5 mass parts of a conductive polymer having nitrogen atoms per 100 mass parts of a porous carbon material, wherein a ratio of the peak area of the nitrogen atoms to the peak area of the carbon atoms (nitrogen / carbon ratio) in X-ray photoelectron spectroscopy Spectrum of 0.005 to 0.05. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, wobei das Zahlenmittel des Molekulargewichts des leitfähigen Polymers von 2.000 bis 20.000 beträgt.The composite of claim 1, wherein the number average molecular weight of the conductive polymer is from 2,000 to 20,000. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das leitfähige Polymer mindestens eins aus der Gruppe bestehend aus Polyanilin, Polypyrrol, Polypridin, Polyquinolin, Polythiazol, Polyquinoxalin und deren Derivaten ist.The composite according to claim 1 or 2, wherein the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of polyaniline, polypyrrole, polypridine, polyquinoline, polythiazole, polyquinoxaline and derivatives thereof. Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das poröse Kohlenstoffmaterial Aktivkohle und/oder Graphit ist.A composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the porous carbon material is activated carbon and / or graphite. Elektrodenmaterial, das den Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.An electrode material comprising the composite material according to any one of claims 1 to 4. Elektrischer Doppelschichtkondensator, der eine polarisierbare Elektrode, die das in Anspruch 5 beschriebene Elektrodenmaterial verwendet, aufweist.An electric double layer capacitor comprising a polarizable electrode using the electrode material described in claim 5. Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die eine negative Elektrode aus dem in Anspruch 5 beschriebenen Elektrodenmaterial aufweist. A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode of the electrode material described in claim 5. Lithium-Ionen-Kondensator, der eine positive Elektrode und/oder eine negative Elektrode aus dem in Anspruch 5 beschriebenen Elektrodenmaterial aufweist.A lithium-ion capacitor comprising a positive electrode and / or a negative electrode of the electrode material described in claim 5.
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